TCP · Learning Notes

定义

TCP是面向连接的传输层协议，向应用提供有序字节流。它通过序列号、确认、重传与校验等机制应对丢失、重复和乱序；连接遇到持续故障时仍可能失败，不能理解为任何网络条件下都保证成功交付。

TCP没有应用消息边界：一次发送的数据可以被多次读取，多次发送的数据也可能被一次读取。应用需要时须自行设计分帧方式。

TCP头部记录通信双方的进程、字节流位置和连接状态。

字段	作用
源端口、目的端口	标识通信双方的进程
序列号	对字节流编号，解决乱序和重复问题
确认号	期望收到的下一个字节的序号，用于实现可靠传输的ACK机制
标志位	SYN发起新连接，ACK表示确认序号有效，FIN释放连接，RST重置连接
窗口大小	用于流量控制，告诉对方自己还能接收多少数据

TCP建立连接需要三次交互。

三次握手的目的在于同步双方的初始序列号：客户端在SYN中带上自己的初始序号，服务端在SYN+ACK中带上自己的初始序号并确认客户端的序号，客户端最后用ACK确认服务端的序号。经过这三次交互，双方都知道了对方字节流的起点。

TCP是全双工的，双方都能独立发送数据。关闭连接时，两个方向可以分别结束。常见的四次挥手依次是主动方的FIN、对方的ACK、对方的FIN、主动方的ACK；如果FIN与ACK合并，实际报文数可以不同。

TCP的可靠传输结合序列号、确认与重传；窗口允许未确认数据在一定范围内连续发送。

三次握手怎样同步初始序列号

客户端在SYN中放入自己的初始序号，服务端在SYN+ACK中放入自己的初始序号，同时确认客户端的序号；客户端再用ACK确认服务端的序号。三步之后，双方都确认了对方的起始位置，之后每个字节都能按序号定位和确认。

滑动窗口为什么能提高吞吐量

如果每发一个数据包都停下来等ACK，链路的往返时间会限制吞吐量。滑动窗口允许发送方在窗口范围内连续发送多个数据包，确认到达后再向前滑动，从而可以提高链路利用率；实际吞吐量仍受窗口、往返时间和网络条件等因素影响。

逐步查看正常情况下的三次握手与双方序列号确认。

逐步查看TCP连接建立时的SYN与ACK。