前言

提到 TCP，許多人都會(huì)感到晦澀難懂。今天，就以一種直白的方式，講講 TCP 的基本內(nèi)容。 馬上要過年了，也不聊太復(fù)雜的知識，說些簡單的。 以下內(nèi)容均為原創(chuàng)，并且純靠作者腦子記，所以可能有錯(cuò)誤，歡迎指正！（大家也盡量背下來 :D） 概述

TCP，全稱 Transmission Control Protocol，傳輸控制協(xié)議，位于傳輸層。TCP 是一種

面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的

協(xié)議。 把這些特點(diǎn)拆開分析，

面向連接

：在使用 TCP 傳輸數(shù)據(jù)之前，必須使用 Syn 數(shù)據(jù)包建立連接；而在數(shù)據(jù)傳輸完成后，必須使用 Fin 包斷開連接?！斑B接”在物理層面并不存在，雙方狀態(tài)均為 Establish 時(shí)，連接已經(jīng)產(chǎn)生。

可靠

：在連接的任意一方傳輸數(shù)據(jù)后，另一方收到數(shù)據(jù)，此時(shí)接收方必須回復(fù) Ack 包以確認(rèn)報(bào)文收到。如果發(fā)送方判斷（猜測）該報(bào)文未被收到，則會(huì)重傳報(bào)文。

基于字節(jié)流

：沒啥好說的，發(fā)送方和接收方都可以通過 Stream 讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)；字節(jié)流可以想象成一條河流，不過里面流的是“數(shù)據(jù)”，任意一方向內(nèi)寫數(shù)據(jù)，操作系統(tǒng)便會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)，而操作系統(tǒng)讀取到數(shù)據(jù)，又會(huì)轉(zhuǎn)化為字節(jié)流形式，讓接收方讀取。 報(bào)文頭部格式

TCP 報(bào)文頭部中包含以下幾個(gè)字段（僅列舉重要內(nèi)容），

序列號

：該報(bào)文的起始位置，建立連接時(shí)初始化。這也意味著 TCP 的報(bào)文順序可以打亂。

確認(rèn)應(yīng)答號

：下一次“希望收到的”報(bào)文序列號。例如，收到 1 2 3 字節(jié)的數(shù)據(jù)后，確認(rèn)應(yīng)答號為 4；收到 1 3 4 7 字節(jié)的數(shù)據(jù)后，確認(rèn)應(yīng)答號為 2（因?yàn)樽止?jié) 2 還未收到）。

Syn

：表示希望建立連接。

Fin

：表示希望斷開連接。

Ack

：表示“報(bào)文已收到”。

Rst

：表示連接出現(xiàn)問題，需要立刻斷開。這將會(huì)立刻設(shè)置發(fā)送方與接收方狀態(tài)為 Close（正常情況下，主動(dòng)關(guān)閉連接方還需等待 2RTT 的時(shí)間，避免第四次揮手的 Ack 丟包）。 歷史遺留的處理

簡單來說，歷史遺留就是以前的 TCP 連接被網(wǎng)絡(luò)延遲的報(bào)文。 例如，曾經(jīng)有一個(gè) Syn 114 的報(bào)文，后由于種種原因取消了該連接，換了另一個(gè)連接，Syn 值為 514，此時(shí) Syn 114 先到達(dá)服務(wù)端，但是客戶端已經(jīng)“忘記了” Syn 114，于是發(fā)現(xiàn)服務(wù)端的確認(rèn)應(yīng)答號不匹配，直接 Rst 干掉了連接；隨后 Syn 514 抵達(dá)服務(wù)端，按照正常步驟三次握手即可。 超時(shí)重傳

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜，難免遇到數(shù)據(jù)包丟失情況。因此，TCP 設(shè)計(jì)了重傳方式，其中最簡單粗暴的就是超時(shí)重傳。 TCP 在數(shù)據(jù)包長時(shí)間未收到 Ack 時(shí)，會(huì)自動(dòng)重傳，而這個(gè)時(shí)間限制稱為 RTO。 RTO 計(jì)算方式在此不多贅述，簡單來說就是 RTO 略大于 RTT（報(bào)文往返一次的時(shí)間稱為 RTT）。RTO 的值隨著網(wǎng)絡(luò)環(huán)境變化不斷浮動(dòng)。 而且，如果重傳的報(bào)文再次超時(shí)，RTO 值會(huì)加倍。到達(dá)一定程度后，便會(huì)直接關(guān)閉連接，而且不使用 Fin 或 Rst。 快速重傳

超時(shí)重傳雖然也能保證報(bào)文交付，但是總有個(gè)超時(shí)時(shí)間，用戶體驗(yàn)一般。 因此產(chǎn)生了快速重傳，舉個(gè)栗子： 客戶端發(fā)送 Seq 1 2 3 4 5，而 Seq 2 丟包，此時(shí)服務(wù)端收到 1 3 4 5。由于缺少 Seq 2，所以服務(wù)端 Ack 均回 2。 客戶端收到連續(xù)的 Ack 2，認(rèn)為 Seq 2 丟包，則會(huì)進(jìn)行重傳，此時(shí)服務(wù)端回 Ack 6。 不過，就上面的例子，客戶端能否判斷，僅僅是 Seq 2 丟包，還是 Seq 2 3 4 5 丟包？顯然不行。于是便產(chǎn)生了 SACK。 SACK 會(huì)在 Ack 報(bào)文中附帶接收方緩存的地圖。例如，收到了 1 3 4 5，便會(huì)帶上 SACK 3-5，說明 3 4 5 均收到，而 2 未收到。 還有更進(jìn)一步的 D-SACK，能夠讓雙方清楚，是數(shù)據(jù)丟失，還是 Ack 丟失，還是被網(wǎng)絡(luò)延遲。 總結(jié)

本期內(nèi)容真的超級簡單……更難的滑動(dòng)窗口、流量控制、擁塞控制，都在后面呢…… 好了，1500 字了，先水到這里吧。