TCP协议是如何保证页面文件能被完整送达浏览器的

对于在网络中，我们知道一个文件通常会被拆分为很多数据包来进行传输，而数据包在传输过程中又有很大的可能会丢失或者出错，保证页面文件完整地送达浏览器是有必要的。

下面就这三方面展开描述：

1. 数据包如何送达到主机
2. 主机如何将数据包转交给应用
3. 数据是如何被完整地送达到应用程序

数据包从主机A送到主机B，数据包上会附加上主机B的IP地址信息，主机A本身的IP地址，这些附加的信息会被装进一个IP头的数据结构里（包含IP版本，源IP地址，目标IP地址，生存时间等）

这些一般我们都了解，下面主要说明TCP（Transmission Control Protocol），传输控制协议是一种面向连接的，可靠的，基于字节流的传输层通信协议，在简化的计算机网络OSI模型中，它完成第四层传输层所指定的功能。

用户数据报协议（UDP）是同一层内另一个重要的传输协议。

在因特网协议族中，TCP层是位于IP层之上的，TCP->IP，应用层之下的中间层，应用层->中间层。不同主机的应用层之间经常需要可靠的，像管道一样的连接，但是IP层不提供这样的流机制，而是提供不可靠的包进行交换。

TCP为了保证不发生丢包的情况，就给每个包一个序号，同时序号也保证了传送到接收端实体的包的按序接收。接收端实体对已成功收到的包发回一个相应的确认信息（ACK），如果发送端实体在合理的往返时延（RTT）内未收到确认，那么对应的数据包就被假设为已丢失并进行重传。

• 数据在TCP层称为流
• 数据分组称为分段

TCP协议的运作：连接创建，数据传送，连接终止。

那你了解什么是TCP吗？这一点大部分人应该只会说它是一种协议。

TCP传输控制协议是TCP/IP，传输控制协议Internet协议中的主要协议之一，TCP/IP是一套通信协议，用于连接Internet以及大多数其他计算机网络上的主机。

协议是一种共同商定的用于执行某件事的格式。对于计算机，最常用于指一组规则，使计算机能够相互连接并传输数据，称为通信协议。

TCP是一种面向连接的协议，它在主机之间建立并维护虚拟连接，直到交换了一条消息或要在其上运行的应用程序交换的消息为止。数据包是TCP/IP网络上数据传输的最基本单位。

TCP在传输层上运行，负责维护整个网络上可靠的端到端通信，IP是网络层协议，它是传输层正下方的层，在传输层运行的有：UDP(用户数据报协议)，RTP(实时传输协议)，SCTP(流控制传输协议)。

连接创建

TCP用三次握手过程创建一个连接

三次握手协议的过程：

a.客户端 向 服务器端 发送一个 SYN 包，请求一个主动打开。该包携带客户端为这个连接请求设定的随机数A作为消息列号。

b.服务器端接收到一个SYN包后，把该包放入SYN队列中；回送一个SYN/ACK。ACK的确认码应为A+1，SYN/ACK包本身携带一个随机产生的序号B。

c.客户端收到SYN/ACK包后，发送一个ACK的包，该包的序号被设定为A+1，而ACK的确认码为B+1。当服务器端收到这个ACK包的时候，把请求帧从SYN队列中移出，放置ACCEPT队列中。

场景：当服务器端接收到客户端发送过来的SYN后， 回了SYN-ACK后，客户端掉线了，服务器端没有收到客户端回来的ACK，那这个连接 就 处于 一个中间状态，没成功也没失败。

但是，服务器端如果在一定时间内没有收到TCP会重新发SYN-ACK。

• 主机收到一个TCP包时，用两端的IP地址与端口号来标识这个TCP包属于哪个session。使用一张表来存储所有的session，表中的每条称作TCB（Transmit Control Block）。
• TCB结构的定义包含：连接使用的源端口， 目的端口，目的ip， 序号， 应答序号， 对方窗口大小， 已方窗口大小， tcp状态， tcp输入/输出队列， 应用层输出队列， tcp的重传有关变量等。
• 服务器端的连接数量是无限的，只受内存的限制。

数据传送

在每个TCP报文段中都有一对序号和确认号。

TCP报文发送者称自己的字节流的编号为序号，称接收到对方的字节流编号为确认号。通过使用序号和确认号，TCP层可以把收到的报文段中的字节按正确的顺序交付给应用层。

TCP协议使用序号标识每端发出的字节顺序，从另一端接收数据可以重建顺序，无惧传输的包的乱序交付或丢包。

发送确认包acks，携带接收对方发来的字节流的编号（确认号），告诉对方已经成功接收的数据流的字节位置。

数据包结构

下面让我们来看看数据包结构图：

 

 

包含：偏移字节，来源连接端口，目的连接端口，序列号码，确认号码，校验和，紧急指针等。

• 来源连接端口，16位长，识别发送连接端口
• 目的连接端口，16位长，识别接收连接端口
• 序列号（seq,32位长）
• 确认号（ack,32位长），期望收到的数据的开始序列号，也即已经收到的数据的字节长度加1
• 资料偏移（4位长），以4字节为单位计算出的数据段开始地址的偏移值。
• 保留，需置0
• ACK—为1表示确认号字段有效
• SYN—为1表示这是连接请求或是连接接受请求，用于创建连接和使顺序号同步
• FIN—为1表示发送方没有数据要传输了，要求释放连接
• RST—为1表示出现严重差错。可能需要重新创建TCP连接。还可以用于拒绝非法的报文段和拒绝连接请求
• 紧急指针（16位长）—本报文段中的紧急数据的最后一个字节的序号
• 窗口（WIN，16位长）—表示从确认号开始，本报文的发送方可以接收的字节数，即接收窗口大小。用于流量控制
• 校验和（Checksum，16位长）—对整个的TCP报文段，包括TCP头部和TCP数据，以16位字进行计算所得。这是一个强制性的字段

记住其中IP是把数据包送达目的主机的，数据包送达到主机。那么如何将数据包转交给应用的呢？

UDP是把数据包送达应用程序的。

UDP是基于IP之上开发能和应用打交道的协议，用户数据包协议，是决定把数据包交给哪个程序的，IP只负责把数据包传送到对方电脑。

看完位置，那么下面我们来简单对比一下UDP和TCP：

UDP: 无连接；支持一对一，一对多，多对一和多对多交互通信；对应用层交付的报文直接打包；尽最大努力交付，也就是不可靠；不使用流量控制和拥塞控制；首部开销小，仅8字节。

TCP：面向连接；每一条TCP连接只能有两个端点EP，只能是一对一通信；面向字节流；可靠传输，使用流量控制和拥塞控制；首部最小20字节，最大60字节。

UDP最重要的一点就是端口号，因为UDP是通过端口号把数据包分发给正确的程序，UDP不能保证数据的可靠性，但传输速度快。

重要的讲解是：数据是如何被完整地送达到应用程序？

TCP就是把数据完整地送达应用程序。

TCP是一种面向连接的，可靠的，基于字节流的传输层通信协议，提供重传机制，引入了数据包排序机制（TCP头，提供了排序的序列号，用来通过序号重排数据包）。

说到TCP连接，就要说说常面试的TCP/IP的三次握手，建立连接；四次挥手，断开连接。

三次握手图：

 

 

完成了三次TCP握手：

女朋友发给男朋友：“在吗？”男朋友回复女朋友：“我在！”女朋友回复男朋友：“我知道了！”

此时男朋友知道了。

四次挥手图：

 

 

完成四次挥手：

女朋友发给男朋友：“分手吧！”男朋友回复女朋友：“额？”男朋友回复女朋友：“认真的吗？”女朋友回复男朋友：“认真的！”

此时女朋友删除了男朋友的微信。

按照我描述的三次握手和四次挥手，我相信你懂了，哈哈！