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TCP（Transport Control Protocol）是一个传输层协议，提供 Host-To-Host 数据的可靠传输，支持全双工，是一个连接导向的协议。
1. 主机到主机(Host-To-Host)
TCP提供的是Host-To-Host传输，一台主机通过通过TCP发送数据给另一台主机。其中主机是一个抽象概念，可以是手机，电脑，平板等。能够进行收发数据的设备都是主机。
TCP协议往上是应用层协议(Application-To-Application)，应用层协议比较有针对性，比如微信的聊天协议，传输文件的协议等，如果微信的聊天协议想要工作，那么就需要一个主机到主机的协议帮助他实现通信，而TCP上层的应用数不胜数，比如微信，抖音，网易云等，那要使用TCP能力时就需要告诉TCP是哪个应用——即端口号，端口号用于区分应用。
TCP想要实现主机到主机的通信，就需要知道主机的网络地址(IP地址)，但是TCP不负责实际的地址到地址(Address-To-Address)的传输，而是交给下一层互联网层处理。
互联网层也叫网络层，提供地址到地址的通信，IP协议就工作在这一层。互联网层解决地址到地址的通信，但不负责信号在具体两个设备间传递，因此网络层会调用下方的链路层在两个相邻设备间传递信息。信号在设备间传递时需要介质进行传输，那么物理层就是提供最底层的传输能力。
以上五层架构，互联网协议群，也称作TCP/IP 协议群。
总结：主机到主机（Host-To-Host）为应用提供应用间通信的能力。
2 连接与会话
连接是通信双方的一个约定，目标是让两个在通信的程序之间产生一个默契，保证两个程序都在线，而且尽快地响应对方的请求，这就是连接（Connection）。
设计上，连接是一种传输数据的行为。传输之前，建立一个连接。具体来说，数据收发双方的内存中都建立一个用于维护数据传输状态的对象，比如双方 IP 和端口是多少？现在发送了多少数据了？状态健康吗？传输速度如何？等。所以，连接是网络行为状态的记录。
会话是应用的行为， 比如微信里张三和你聊天，那么张三和你建立一个会话。你要和张三聊天，你们创建一个聊天窗口，这个就是会话。你开始 Typing，开始传输数据，你和微信服务器间建立一个连接。如果你们聊一段时间，各自休息了，约定先不要关微信，1 个小时后再回来。那么连接会断开，因为聊天窗口没关，所以会话还在。
在有些系统设计中，会话会自动重连（也就是重新创建连接），或者帮助创建连接。 此外，会话也负责在多次连接中保存状态，比如 HTTP Session 在多次 HTTP 请求（连接）间保持状态（如用户信息）。
总结：会话是应用层的概念，连接是传输层的概念。
3 单/双工
在任何一个时刻，如果数据只能单向发送，就是单工，所以单工需要至少一条线路。如果在某个时刻数据可以向一个方向传输，也可以向另一个方向反方向传输，而且交替进行，叫作半双工；半双工需要至少 1 条线路。最后，如果任何时刻数据都可以双向收发，这就是全双工，全双工需要大于 1 条线路。当然这里的线路，是一个抽象概念，你可以并发地处理信号，达到模拟双工的目的。
TCP 是一个双工协议，数据任何时候都可以双向传输。这就意味着客户端和服务端可以平等地发送、接收信息。正因为如此，客户端和服务端在 TCP 协议中有一个平等的名词——Host（主机）。
4 可靠性
可靠性指数据保证无损传输。 如果发送方按照顺序发送，然后数据无序地在网络间传递，就必须有一种算法在接收方将数据恢复原有的顺序。另外，如果发送方同时要把消息发送给多个接收方，这种情况叫作多播，可靠性要求每个接收方都无损收到相同的副本。多播情况还有强可靠性，就是如果有一个消息到达任何一个接收者，那么所有接受者都必须收到这个消息。
5 TCP 的握手和挥手
TCP 是一个连接导向的协议，设计有建立连接（握手）和断开连接（挥手）的过程。TCP 没有设计会话（Session），因为会话通常是一个应用的行为。
5.1 TCP 协议的基本操作
基本操作：
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- 如果一个 Host 主动向另一个 Host 发起连接，称为 SYN（Synchronization），请求同步；
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- 如果一个 Host 主动断开请求，称为 FIN（Finish），请求完成；
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- 如果一个 Host 给另一个 Host 发送数据，称为 PSH（Push），数据推送。
以上 3 种情况，接收方收到数据后，都需要给发送方一个 ACK（Acknowledgement）响应。请求/响应的模型是可靠性的要求，如果一个请求没有响应，发送方可能会认为自己需要重发这个请求。
5.2 建立连接的过程(3次握手)：
因为要保持连接和可靠性约束，TCP 协议要保证每一条发出的数据必须给返回，返回数据叫作 ACK（也就是响应）。
1.客户端发消息给服务端（SYN）；
2.服务端准备好进行连接后，服务端针对客户端的 SYN 给一个 ACK，同时服务端发送一个 SYN 给客户端；
3.客户端准备就绪后，客户端给服务端发送一个 ACK。
双方都需要准备好之后发送自己的确认包，对方收到确认包之后确认对方已经准备好了，再进行收发数据操作。
5.3 断开连接的过程(4次挥手)：
1.客户端要求断开连接，发送一个断开的请求，这个叫作（FIN）；
2.服务端收到请求，然后给客户端一个 ACK，作为 FIN 的响应；
3.因为断开连接要处理的问题比较多，比如说服务端可能还有发送出去的消息没有得到 ACK；也有可能 服务端自己有资源要释放。因此断开连接不能像握手那样操作——将两条消息合并。所以，服务端经过一个等待，确定可以关闭连接了，再发一条 FIN 给客户端；
4.客户端收到服务端的 FIN，同时客户端也可能有自己的事情需要处理完，比如客户端有发送给服务端没有收到 ACK 的请求，客户端自己处理完成后，再给服务端发送一个 ACK。
6 总结
1.TCP 提供连接（Connection），让双方的传输更加稳定、安全；
2.TCP 没有直接提供会话，因为应用对会话的需求多种多样，比如聊天程序会话在保持双方的聊天记录，电商程序会话在保持购物车、订单一致，所以会话通常在 TCP 连接上进一步封装，在应用层提供；
3.TCP 是一个面向连接的协议（Connection -oriented Protocol），说的就是 TCP 协议参与的双方（Host）在收发数据之前会先建立连接。后面我们还会学习 UDP 协议，UDP 是一个面向报文（Datagram-oriented）的协议——协议双方不需要建立连接，直接传送报文（数据）；
4.最后，连接需要消耗更多的资源。比如说，在传输数据前，必须先协商建立连接。因此，不是每种场景都应该用连接导向的协议。像视频播放的场景，如果使用连接导向的协议，服务端每向客户端推送一帧视频，客户端都要给服务端一次响应，这是不合理的。
7 问题
TCP 为什么是 3 次握手，4 次挥手？
答：TCP 是一个双工协议，为了让双方都保证，建立连接的时候，连接双方都需要向对方发送 SYC（同步请求）和 ACK（响应）。
握手阶段双方都没有烦琐的工作，因此一方向另一方发起同步（SYN）之后，另一方可以将自己的 ACK 和 SYN 打包作为一条消息回复，因此是 3 次握手——需要 3 次数据传输。
到了挥手阶段，双方都可能有未完成的工作。收到挥手请求的一方，必须马上响应（ACK），表示接收到了挥手请求。类比现实世界中，你收到一个 Offer，出于礼貌你先回复考虑一下，然后思考一段时间再回复 HR 最后的结果。最后等所有工作结束，再发送请求中断连接（FIN），因此是 4 次挥手。
