计算机网络笔记、面试八股（四）—— TCP连接

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- 4. TCP连接

4. TCP连接

4.1 TCP报文段的首部格式

传输层的TCP协议会将应用层交付下来的报文加上TCP首部，TCP首部有20字节的固定开销，以及有长度可变的部分。

源端口和目的端口各占2个字节，序号和确认号各占4个字节。

序号seq：序号seq用来表示从TCP发送方向接收方发送的字节流的起始序号
- TCP连接中传送的字节流中的每个字节都按顺序编号。
- 例如一段报文的序号seq=301，携带的数据长度为100字节，那么下一个报文段的数据序号应该从401开始。
确认号ack：==确认号ack是接收方期望收到发送方下一个报文段的第一个数据字节的序号。==只有当ACK=1时，确认序号字段才有效。
- 例如，S收到了C发送过来的seq=501的报文，而数据长度为200字节，这表明S应该正确收到了C发送过来的序号在[501,700]的数据。因此，S期望收到的C发送来的下一个数据序号为701，于是S在发送给C的确认报文段中把确认号置为701.
数据偏移：占4位，它指出TCP报文的数据距离TCP报文段的起始处有多远。
窗口：占2个字节，用来通知接收方，本报文需要有多大的空间来接收。

标识位：

确认标识ACK：用来标识数据包的成功接收。仅当ACK为1的时候，确认才有效。
复位标识RST：当RST=1，表明TCP连接中出现严重差错，必须释放连接，然后再重新建立连接；
同步标识SYN：建立连接时用来同步序号。当SYN=1，ACK=0时，表明这是一个连接请求报文；当SYN=1，ACK=1时，表示这是一个同意请求报文
终止标识FIN：FIN用来释放连接。当FIN=1时，表示此段报文发送方已发送完毕。

4.2 TCP连接如何保证可靠

校序重流拥

校验和

TCP会保持它的首部和数据的校验和，这是一个端到端的检验和，目的是检测数据在传输过程中的任何变化。如果发现校验和有差错，就会丢弃接此报文段，不对这个报文段进行确认。
确认应答和序列号

TCP传输时将每个字节的数据都进行了编号，这就是序列号。发送端按序发送报文，接收端按序收到报文后会给发送端一个ACK确认报文，并且该报文中带有ack，表示下一次发送端应该从哪个地方开始发送报文。
超时重传

发送端每发出一个报文段，就启动一个定时器。如果发送端发送的报文段一定时间内没有收到ACK确认，就会重新发送该报文段。如果接收端已经有了该报文段，就会丢弃刚刚发送过来的报文段。

超时重传保证报文即使丢失也能再传输，直到成功传输为止，从而保证可靠。
流量控制

发送端如果数据发送过快，导致接收端的缓冲区很快就满了，如果持续下去，数据溢出缓冲区，就会出现数据丢失。这时需要在发送端和接收端有一个窗口，窗口的作用为：在发送缓冲区，只有在窗口里面的数据，才能被发送，在接收缓冲区，只有在窗口里的数据才能被接收，接收端收到数据之后，会回复ack，发送端会根据ack的值来判断接收能力，从而动态调整窗口大小，实现流量控制。
拥塞控制

如果网络出现拥塞，TCP会根据不同情况，采用不同的算法：慢开始，拥塞避免，快重传，快恢复来对窗口大小cwnd和慢开始门限值ssthresh进行调整，从而降低网络拥塞的可能性。