TCP/IP基础

TCP/IP协议是一个协议簇，其中包括很多协议，只是其中的TCP协议和IP协议比较重要，所以就以其命名。

TCP/IP协议簇包括应用层、传输层、网络层、网络访问层。

应用层包括HTTP、TFTP、Telnet等协议。

传输层当然主要就是TCP。

网络层包含IP、ICMP（Internet控制信息协议，ping命令就是使用的此协议）、ARP、RARP等协议。

物理地址： MAC地址

逻辑地址： IP地址

IP -> MAC称作ARP，MAC-IP称作RARP

TCP/IP四层模型：应用层、传输层、网际层、网络访问层

OSI（开发系统互联）七层模型：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。

IP地址由网络ID + 主机ID构成，网络ID主要用于表现该IP大致所处的地理位置，而主机ID用于标志具体的主机。IP地址主要分为三类：A类、B类、C类。其中A类地址网络ID最短，主机ID最长，C类地址网络ID最长，主机ID最短。

tcp握手/挥手过程

TCP三次握手：

第一次：SYN,SEQ = x

第二次：SYN + ACK,SEQ = y,ACK = x + 1

第三次：ACK,SEQ = x + 1,ACK = y + 1

TCP四次挥手：

主动断开的一方：FIN, SEQ = x

另一方：ACK,SEQ = y, ACK = x + 1，表示我知道你已经想要断开连接了

另一方也准备断开：FIN + ACK, SEQ = z, ACK = x + 1

主动断开的一方：ACK, SEQ = x + 1, ACK = z + 1

为什么建立连接需要三次而断开连接需要四次

对于断开连接，考虑TCP是全双工的，双方同时可以发送和接收。第一次挥手表示客户端不再发送了。第二次挥手表示服务器知道你不发送了，所以服务器就不接收了，但是服务器可能还需要发送，所以客户端不能一次性把发送和接收都关闭了，需要等着服务器也不发送了（第三次挥手）才能把接收也关闭了（第四次挥手）。

TCP、UDP的区别

TCP,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。

UDP，用户数据报协议，提供面向报文（或称面向消息）的不可靠的通信协议。

TCP包头至少20字节，而UDP的包头最少仅为8个字节。

UDP的吞吐量不受拥塞控制的影响，只受Client生成数据的速率、传输带宽的影响。

TCP是面向流的，会存在粘包问题。UDP是面向报文的，UDP报文不会被拆分也不会被合并，而是保留报文的边界，所以Client需要选取合适的报文大小，Client之间通过报文发送和接受数据，不存在粘包的问题。

TCP是如何保证可靠性的？

消息校验、ACK回传、错误重传、流量控制、拥塞控制

消息校验

Tcp使用校验和来校验Tcp头部和数据部分的正确性。

TCP流量控制

如果发送者发送消息的速度过快，接收者来不及处理则可能会发生分组丢失的问题，为了避免分组丢失，控制发送者发送消息的速度，这就叫做TCP流量控制。

流量控制由滑动窗口实现。滑动窗口协议是一种传输层流量控制的措施，接收方通过告知发送方自己的窗口大小，进而控制发送方的消息发送速度。而窗口的大小是通过ACK包告知的。

TCP拥塞控制（慢启动）

TCP使用慢启动避免往网络中注入大量数据。TCP慢启动指的是一开始不会发送大量数据，而是在接受到的确认消息慢慢增加发送消息的大小。当发送消息的大小到达某个阈值或者消息发生了丢失，则会减少消息发送的大小。

TcpNoDelay

TCPNODELAY是一个TCP套接字选项，用于禁用Nagle算法，以便在发送数据时立即发送小数据包，而不是等待缓冲区填充。这对于需要实时数据传输的应用程序非常有用，例如在线游戏或视频流。 Nagle算法的最初目标是为了为了小数据传输带来的网络拥堵，因为哪怕1个字节的数据传输，也至少要加上40个字节的tcp/ip协议头。

在目前，TcpNoDelay为启用状态，即禁用了Nagle算法。

TCP延迟确认

当服务器收到数据后，并不会马上答复，而是会将ACK的发送延迟一段时间（40ms），希望在这段时间内，服务端可以产生真实答复数据，ack可以随着真实的答复数据一起返回，节省网络带宽。

TCP包的包头

源端口（2字节）、目的端口（2字节）、序号（Sequence 4字节）、确认号（ACK 4字节）、窗口大小（2字节）、校验和（2字节）、头部长度（4 比特）等

UDP包的包头

源端口（2字节）、目的端口（2字节）、包大小（2字节）、校验和（2字节）