可靠性
- 基于数据块传输：TCP会把应用层传下来的数据，分割成合适的块再进行传输
- TCP三次握手：对报文序号进行校验
- ARQ自动重传协议：超时重传
- 流量控制
- 拥塞控制
理解
TCP是一个可靠的端到端传输协议。它通过建立连接、按序收发、丢包重传、流量控制、拥塞控制等方式来保证传输的可靠性。建立连接时确保双方的收发能力并互相同步初始序列号，初始序列号的同步保证之后的按序收发和重传能够实现。流量控制是发送方根据接收方的接收能力来控制发送报文段的数量，这样能够减少因接收方缓存不够而丢包的情况。拥塞控制是根据整个网络链路的情况，来控制发送数量。
TCP三次握手
三次握手的目的是为了通过同步双方数据的序列号来保证可靠传输。 保证双方的收发能力、阻止重复历史连接的初始化。
握手过程
- C发送同步信号位SYN = 1和原始序列号x。发送后客户端进入
SYN_SEND状态。 - S接收到C发送的原始序列号，记在本地，并标记确认序号ack = x + 1，和确认信号位ACK = 1。发送后服务端进入
SYN_RECV状态。 - S也需要告知C自己的原始序列号，同样发送SYN = 1和原始序列号y。
- C收到S的原始序列号后，记在本地，并标记确认序号ack = y + 1，和确认信号位ACK = 1。客户端进入
ESTABLISHED状态。
上述过程的2.3两步合并，所以就形成了三次握手。 看了上面的过程就知道为什么一定要三次握手，因为双方都需要确认对方已经同步自己的原始序列号。
握手时会出现的异常
- 当第一次握手丢失，C会进行超时重传，重传次数和超时时间都是内核参数决定的。
- 当第二次握手丢失，这时候会影响到C和S双方。C会以为自己的包没有发送，进行超时重传；S没有收到C的确认也会进行超时重传。
- 当第三次握手丢失，这时候S会认为自己的报文没有送达，进行超时重传。而C在发送完第三个握手后，就进入了
ESTABLISH状态，并且ACK报文不会重传，所以不会管这个异常。
关于序列号的更新
TCP规定SYN和FIN报文即使没有内容也是占一个序列号，而ACK报文可以携带数据，但如果不携带数据则序列号不增。所以第三次握手后，A发送数据时序列号与第三次握手的相同。
四次挥手
挥手过程
- C发送释放报文FIN = 1、seq = u，告知服务器将要结束会话，并且之后不会再发送数据。发送后客户端进入
FIN_WAIT1状态。 - S收到C的释放报文，返回一个确认报文，ACK = 1，ack = u+ 1，seq = v。但此时没有立刻结束，因为S可能还有数据要发送，而C也要继续接受S的数据。发送后服务端进入
CLOSE_WAIT状态。 - 客户端收到服务端的ACK后，进入
FIN_WAIT2状态 - S发送完数据后也可以释放会话了，就发送释放报文FIN = 1、seq = w、ACK = 1，ack = u+ 1。发送后服务端进入
LAST_ACK状态。 - C收到S的释放报文后，返回确认报文ACK = 1、ack = w + 1、seq = u + 1，然后进入
TIME_WAIT状态，并等到2*MSL后才进入CLOSED状态。 - S只要收到了C的确认报文，立刻进入
CLOSED状态。
为什么需要四次挥手
与三次握手一样，需要保证双方都知道结束会话这个消息；与三次握手不同的是，挥手时2、3两步无法合并成一步，因为S可能还有数据没传完。
为什么要等待两个MSL
MSL是最长报文段寿命。为了防止返回的确认报文丢失，如果确认报文丢失，则S会超时重传释放报文，能够在两个MSL内重新发送到C，C就再一次发送确认报文并重新开始计时。【思考：如果S第二次发的报文丢了，那么C不会等S，会直接结束会话，怎么办？见异常分析】
挥手会出现的异常
- 第一次释放报文丢失，C会进行超时重传，和普通报文一样，重传机制由OS控制。
- 第二次确认报文丢失，ACK报文是不会进行重传的，而C没有收到就会重传释放报文。
- 第三次释放报文丢失，S会进行重传。如果此时C等待了一段时间一直没有收到S的释放报文，会主动关闭会话。
- 第四次确认报文丢失，S会进行重传，如果C此时已经结束会话，S也会在达到重传次数后认为异常，主动关闭会话。
流量控制
流量控制是针对接收方，确保接收方有足够的缓存来接收发送方的数据。 发送方维护一个发送窗口，接收方维护一个接收窗口，并且发送窗口是根据接收窗口来决定的。
发送窗口
可以分为四个部分：1、已发送已确认；2、已发送未确认；3、可发送；4、不可发送；
接收窗口
可以分为三个部分：1、已接收已确认；2、等待接收；3、不可接收
拥塞控制
拥塞控制针对整个网络的链路，确保发送方提供的数据量能够在网络中正常传送。发送方维护一个拥塞窗口，让发送窗口等于拥塞窗口，但实际上考虑到流量控制，还要与接收方的接收窗口对比，取较小值。
慢开始算法
拥塞窗口从1开始，每经过一个RTT（Round Trip Time：往返时间）就让拥塞窗口翻倍，这时候拥塞窗口是指数增长。
拥塞避免
在慢开始算法有一个慢开始门限ssthresh，当拥塞窗口超过这个值时，就开始拥塞避免算法。此时拥塞不是真的发生了，而是为了避免拥塞降低了拥塞窗口的增长速度。从每个RTT翻倍，变为每个RTT增加1。 当拥塞发生时（超时就可以被判断为拥塞），将ssthresh将为当前拥塞窗口的一半，并让拥塞窗口从1重新开始慢开始算法。
快重传
要求接收方接收到不期待的序号时，立即返回一个重复确认报文，当发送方收到三个相同序号的确认报文时，认为某个报文已经丢失，立刻进行重传。
快恢复
当拥塞发生时，不从1开始恢复拥塞窗口，而是降低到新的ssthresh，即拥塞发生时拥塞窗口的一半，然后进行线性增加窗口大小。
ARQ 自动重传协议
停止等待
发送一个报文就停下来，等待接收方给返回。在超时后没有接收到返回则自动重传。
连续
发送方维护窗口，一次性将窗口内的内容全部发送，根据接收方的返回来更新窗口。接收方可以使用累计确认来对接收到的最后一个报文进行确认，表明这之前的报文都正确接收了。
思考
二次握手可以吗？
不行。如果只有两次握手，服务端无法确保客户端的接收能力正常，且无法确保已成功与对方同步自己的初始序列号。
三次握手可以携带数据吗
第三次可以携带数据。客户端发出第三次握手时已经确保服务端的接收能力正常，因此可以放心的发送数据。
为什么不能是三次挥手
三次握手其实是将第二次和第三次握手合成了一次。而断开连接时服务端很可能还没结束数据传输，因此无法合成一步。
为什么要等待两个最长报文段寿命
防止最后一个确认包丢失，给服务端重传FIN报文留出时间。还能够避免新旧连接混淆，经过两个最长报文段寿命后，可以确保当前连接的报文都从网络中消失。
与UDP区别
UDP不面向连接，也不保证可靠的端到端传输。对应用层传下的数据报不进行处理，只进行简单的封装。由于不基于连接所以速度比较快，而且它的头部开销小，只有8B。
