TCP协议中的几个核心特性_有连接和无连接的区别-优快云博客

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本文深入剖析TCP协议的关键特性：面向连接、可靠传输与字节流传输。详细解释了TCP与UDP的区别，三次握手与四次挥手的过程，以及滑动窗口、流量控制与拥塞控制等机制。

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引言

还记得那个经典的图吗？

今天我们要说的就是其中著名的TCP/IP协议。

TCP协议

🍑TCP 与 UDP 的区别

有连接与无连接

有链接：像打电话

需要双方建立连接后才能进行通话

比如说：现在我们要打电话给某个朋友。
输入号码，按下手机拨号键。
手机开始发出嘟嘟嘟声音，开始等待对方接听，

而且，我们拨号之后，并不是马上就能接通的！
必须要等待对方接听之后，我们才能与其交流。

之所以说：有连接就像打电话一样，是因为打电话，必须要接通了之后，才能交流；没有接通，双方就无法交流。
有连接的意思：就是在两者确认建立联系后，就可以开始交互了。

无连接：发微信

不需要接通，直接就能发数据。

发微信，我们都知道：发送信息的时候，是不需要对方在线或者回复，按下回车，立马就能加个信息发送出去，不过对方看没看见这条消息，我们是不确定的。
这种情况，就叫做无连接。

TCP，就是要求双发先建立连接，连接好了，才能进行传数据。
而 UDP，直接传输数据，不需要双方建立连接。

可靠传输与不可靠传输

可靠传输：发送方知道接收方有没有接收到数据

🔔注意！不要理解错了。
可靠传输，不是说数据发送之后，对方100% 就能收到。

而是说我数据发送之后，发送方知道对方收没收到我发的消息

比如钉钉在你向别人发送完数据后，如果对方收到了——就会显示已读，如果没收到——就还是未读状态。

🔔这里还有个坑，这里可靠和安全可没有半毛钱关系。

安全，指的是数据在传输过程，不容易被黑客窃取，不容易被篡改。
可靠，指的是数据发给对方，发送方能知道接收方有没有收到数据。

不可靠传输：发送方不知道接收方有没有接收到数据

面向字节流和面向数据报

面向字节流：数据是以字节为单位，进行传输的。

这个就非常类似于文件操作中的文件内容相关的操作中的字节流。
网络传输也是一样！
假设，现有100个字节的数据。
我们可以一直发完。
也可以一次发 10个字节，发送十次。
也可以一次发 2 个字节，发送50次。
…

面向数据报：以数据报为单位，进行传输。

一个数据报都会明确大小。
一次发送/接收必须是一个完整的数据报。
不能是半个，也不能是一个半，必须是整数个。

在代码中，这两者的区别是非常明显的！

🍑TCP客户端和服务器建立连接的三次握手

概述：

首先客户端主动向服务器发送建立连接的请求——一个SYN同步报文段，服务器收到后就对客户端的请求做出回应，发送ACK确认报文段（表示我收到你的请求了）。同时在服务器发送ACK时候，服务器也会向客户端发送建立连接的请求——SYN（双向奔赴），最后客户端再对我们刚刚服务器发送的建立连接的请求做出回应ACK。

至此，客户端与服务器就成功建立了连接，接下来就可以进行通信了。

那么三次握手具体的意义何在呢？

1、三次握手首先要保证的是当前我们直接的连接是可靠的，接下来我们双方是可以进行相关的通信的。

就跟我们打电话似的，我们双方在进行通信前，首先要确保我们双方之间的网络是没有问题的——是能够互相听到对方的声音的。

经过这三次握手，我们互相都知道对方的设备是没有问题的，网络也是没有问题的，我们之间是可以进行正常通信的

2、通过三次握手可以让双方协商一些必要的信息。

三次握手，就让客户端和服务器之间建立好了连接。
其实建立好连接之后，操作系统内核中，就需要使用一定的数据结构来保存连接相关的信息。

🍑TCP客户端和服务器断开连接的四次挥手

那么如果我们想断开连接，就要经历四次挥手的过程。

与三次握手不同，四次挥手中，既可以是客户端主动断开连接，也可以是服务器主动断开连接。

看到这里，你可能会觉得这个和上面的三次握手的过程好像呀！那么中间那两个的ACK响应报文段和FIN结束报文端能不能一起发送呢？就像三次握手那样

答案是：中间那两次挥手不一定能够合并！

为啥呢，如下图所示：

再回头看看三次握手的过程

总结：

与TCP的连接不同，对应TCP连接的断开来说。服务器和客户端任意一方都可以主动断开连接。

比如上面的A想要主动断开连接——A执行了socket.close方法，向B发送了一个FIN（结束报文端），B在收到后操作系统内核马上进行反馈，向A发送了一个ACK（确认报文段）。那么在向A发送ACK的同时，能不能B也给A发送一个FIN（结束报文段）呢？

这样多省事呀！抱歉，还真不一定。我们要明白我们的ACK和之前的SYN都是由操作系统内核进行处理的，所以在之前的三次握手中，内核可以安排ACK和SYN合并一下，一起发送。

但这里呢，我们的FIN（结束报文段）是在用户代码执行了socket.close方法后才会触发的，也就是说FIN什么时候触发是由用户的代码逻辑来决定的——你这里虽然收到了A传来的FIN，但是我们这里的工作还没做完（B这里还没执行到close方法）。那有什么办法，只能等呀！

那么此时B向A发送的ACK确认报文段和FIN结束报文段之间的时间间隔就可能很大——自然就没办法合并到同一个报文段里一起发送。

终于当B中的代码执行到了socket.close方法，向A发送了他的FIN终止报文段。A接收到后，操作系统内核马上做出反馈——对B刚刚发送的报文段进行确认（ACK确认报文段）

至此，A、B之间的连接就算成功的断开了。

🍑滑动窗口

滑动窗口存在的意义就是在保证可靠性的前提下，尽量提高传输效率！！！

先来看如果不使用滑动窗口，传输是怎样进行的

如上图所示，我们这样发送一次，收到确认后再发送一次，这样重复的操作是很费时间的。我们把大量的时间都花费在了等待ACK响应上。

于是就有了滑动窗口这样一个机制——一次发送一波数据，然后等待接收方的响应ACK（表示当前接收方已经收到了第xxx个字节的数据，你接着发送就好，窗口就进行了滑动）

上面这段话，你可能不同理解，没关系，接着往下看就好——让我们看看什么是窗口？什么是滑动？

看到这里，想必你已经对滑动窗口这个概念有了一个初步的认识，但是这里还是有些小问题。滑动窗口是提示了发送效率。但是如果出现了丢包该怎么办？

丢包分为两种情况

第一种：ACK丢了

第二种：数据包丢了

总结：

滑动窗口提高发送效率（但可能会影响数据的可靠性）

于是就有了流量控制、拥塞控制来对滑动窗口的发送速率做一个限制（让滑动窗口的大小在一个合理的范围，让他别一次发那么多数据，接收方可以来不及接收，容易造成丢包）

那么具体是怎样来限制呢？

🍑流量控制

对于流量控制——就是根据接收方的处理能力（接收缓冲区剩余空间大小）通过ACK确认报文段来告知发送方当前接收缓冲区中的剩余空间大小是多少，然后发送方就根据这个数据来不断的改变当前滑动窗口的大小。

那么问题来了，这个所谓的接收缓冲区大小是个什么东东？

那么如何让我们的发送方知道当前接收方的接收缓冲区的大小呢？

理论说完了，我我们来看一个例子

如上图所示：第一次收到接收方的ACK时候，此时的接收缓冲区的大小还是3000字节，然后随着发送方数据的不断发送，这个值不断的减小。终于当接收发收到了发送方的第4000个字节（下一个要接收的字节是4001的时候，此时接收缓冲区满了，发送方就会暂停发送数据.....就这样通过接收缓冲区来动态的调整发送方滑动窗口的大小。