48、网络通信协议：TCP、UDP与客户端 - 服务器模型详解

网络通信协议：TCP、UDP与客户端 - 服务器模型详解

1. TCP 协议概述

IP 是一种无连接的数据包传递协议，而 TCP 的任务则是为各种应用程序在不可靠的 IP 数据包服务基础上提供可靠的数据传输服务。对于许多应用来说，传输系统的可靠性至关重要，它必须确保数据不丢失、不重复且按正确顺序到达。

1.1 端到端传输服务

TCP 协议负责通过一个或多个网络正确传输信息。基于 TCP 的数据交换是面向连接的，它会先建立逻辑连接，使用连接，最后再终止连接，因此 TCP 是一种端到端协议。从 TCP 的角度看，整个互联网是一个能发送和接收消息且不改变消息内容或进行解释的通信系统。

1.2 可靠性保障技术

为确保完全可靠，TCP 使用了多种技术：
- 重发数据报 ：当 TCP 接收到数据时，会向发送方发送确认信息（Acknowledgement）。每次发送数据时，会启动一个定时器。若在收到确认信息之前定时器超时，则会重新发送数据。
- 数据流控制的窗口机制 ：建立连接时，通信双方会为传入和传出数据预留缓冲区，并告知对方缓冲区大小。任意时刻可用的缓冲区大小称为窗口（Window），接收方会随每次接收发送窗口通告。若接收应用程序能及时读取数据，会发送积极的窗口通告；若数据接收速度超过读取速度，接收方缓冲区会满，此时会报告窗口大小为零（“SZERO 窗口”）。
- 三次握手 ：为确保连接可靠建立和终止，TCP 使用三次握手，交换三条消息。用于稳定连接的消息称为同步段（SYN 段），用于终止通信的消息称