1.Tcp

0.什么是TCP？

TCP 是面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。

1.3次握手

1.3次握手，双方才能知道彼此的发送、接受能力OK

• 第1次握手成功，服务端知道客户端发送能力ok；（客户端状态：SYN_Send）
• 第2次握手成功，客户端知道服务端接收、发送能力都ok；（服务端状态：SYN_REVD）
• 第3次握手成功，服务端知道客户端接收能力ok；（客户端状态：establised、收到ACK后服务端状态：establised）

2.为什么要3次握手？刚开始时客户端出与closed状态，服务端出与listen状态。

1.如果是1次握手肯定不行，因为客户端并不能确定服务端是否可以接收。
2.如果是2次握手，那么当客户端第1次握手发送的请求被服务端正常接收，服务端的第2次握手因为网络延迟没有及时到达客户端时（但此时服务端已经为此次连接使用了资源，准备接收客户端的发送数据），客户端可能又重发了新的第1次握手请求，所以对于客户端来说前1次握手已经作废，但是对于服务端来说却还在维持着连接，造成资源浪费。
3.如果是3次握手，服务端迟迟收不到客户端的第3次握手，就不会建立无效的连接。

3.第3次握手可以携带数据吗？——可以

第1次握手如果SYN报文携带数据，如果恶意攻击服务器，就可以在SYN报文中放入大量数据，这就会让服务器花费很多时间、内存来接收、解析这些数据，导致服务器瘫痪。
第3次握手，因为客户端已经处于established状态，也就是对于客户端来说它已经建立了连接，并且知道服务器的接收、发送能力正常。

2.4次挥手

1.为什么TIME-WAIT状态必须等待2MSL时间？——为了保证Server收到Client的最后1次ACK

MSL是Maximum Segment Lifetime的缩写，报文最大生存时间。
1.保证Server收到Client的最后1次ACK。 如果Client发送的最后1个ACK丢失了，那么Server会超时重传新的FIN+ACK报文段；

• 2MSL就是Client发送的ACK的MSL + Server重发的新FIN+ACK的MSL

2.使本连接内产生的所有报文段都消失， 防止旧的连接出现在下一个连接中。在TIME_WAIT状态时两端的端口不能使用，要等到2MSL时间结束才可继续使用。

3.流量控制

• TCP 实现可靠传输的方式之一，是通过序列号与确认应答。
  

1.重传机制：

1.超时重传

重传机制的其中一个方式，就是在发送数据时，设定一个定时器，当超过指定的时间后，没有收到对方的 ACK 确认应答报文，就会重发该数据，也就是我们常说的超时重传。

• 2种情况发生超时重传：

  • 1.数据包丢失
  • 2.确认应答丢失
    

• 超时时间应该设置为多少呢？
  超时重传时间 RTO 的值应该略大于报文往返 RTT （Round-Trip Time 往返时延,数据从网络一端传送到另一端所需的时间）的值。

2.快速重传

不以时间为驱动，而是以数据驱动重传，收到3次同样的ACK会触发快速重传。

快速重传的问题

• 快速重传机制只解决了一个问题，就是超时时间的问题，但是它依然面临着另外一个问题。就是重传的时候，是重传之前的一个，还是重传所有的问题。

• 比如对于上面的例子，是重传 Seq2 呢？还是重传 Seq2、Seq3、Seq4、Seq5 呢？因为发送端并不清楚这连续的三个 Ack 2 是谁传回来的。

• 根据 TCP 不同的实现，以上两种情况都是有可能的。

2.滑动窗口

• TCP 是每发送一个数据，都要进行一次确认应答。当上一个数据包收到了应答了， 再发送下一个。这种方式效率较低。
• TCP 引入了窗口这个概念。即使在往返时间较长的情况下，它也不会降低网络通信的效率。那么有了窗口，就可以指定窗口大小，窗口大小就是指无需等待确认应答，而可以继续发送数据的最大值。

窗口大小由哪一方决定？

由接收方的决定的

发送方的滑动窗口

接收方的滑动窗口

接收窗口和发送窗口的大小是相等的吗？

接收窗口的大小是约等于发送窗口的大小的

4.拥塞控制

什么是拥塞窗口？和发送窗口有什么关系呢？

• 拥塞窗口 cwnd是发送方维护的一个 的状态变量，它会根据网络的拥塞程度动态变化的。
• 发送窗口的值是swnd = min(cwnd, rwnd)

拥塞窗口 cwnd 变化的规则：

怎么知道当前网络是否出现了拥塞呢？

只要「发送方」没有在规定时间内接收到 ACK 应答报文，也就是发生了超时重传，就会认为网络出现了用拥塞。

拥塞控制有哪些控制算法？

1.慢启动

• cwnd：拥塞窗口
• ssthresh：慢启动门限
  规则：cwnd < ssthresh 时，使用慢启动算法。
  当发送方每收到一个 ACK，就拥塞窗口 cwnd 的大小就会加 1。（指数级增长）

2.拥塞避免

规则：cwnd >= ssthresh 时，就会使用「拥塞避免算法」
每当收到一个 ACK 时，cwnd 增加 1/cwnd，（线性增长）

网络就会慢慢进入了拥塞的状况了，于是就会出现丢包现象，这时就需要对丢失的数据包进行重传。

3.拥塞发生

当触发了重传机制，也就进入了「拥塞发生算法」

1.超时重传的拥塞发生算法

2.发生快速重传的拥塞发生算法

他与快速恢复算法联合使用

4.快速恢复

快速重传和快速恢复算法一般同时使用，快速恢复算法是认为，你还能收到 3 个重复 ACK 说明网络也不那么糟糕，所以没有必要像 RTO 超时那么强烈。

5.TCP传输为什么可靠？

1.丢弃重复数据。

• 对于重复数据，能够自动丢弃。

2.应答机制

• 当 TCP 收到发⾃ TCP 连接另⼀端的数据，它将发送⼀个确认。这个确认不是⽴即发送，通常将推迟⼏分之⼀秒；

3.超时重发

• 当 TCP 发出⼀个段后，它启动⼀个定时器，等待⽬的端确认收到这个报⽂段。如果不能及时收到⼀个确认，将重发这个报⽂段；

4.流量控制

• TCP 连接的每⼀⽅都有固定⼤⼩的缓冲空间。TCP 的接收端只允许另⼀端发送接收端缓冲区所能接纳的数据，这可以防⽌较快主机致使较慢主机的缓冲区溢出，这就是流量控制。