TCP/IP学习笔记16--TCP--特点，数据重发，连接管理，段

TCP充分实现了数据传输时各种控制功能，可以进行丢包时的重发控制，还可以对次序乱掉的包进行顺序控制，这些在UDP中都是没有的。UDP是一种没有复杂控制，提供面向无连接通信服务的一种协议。TCP是面向有连接的通信协议，只有在取人对端存在的情况下才会发送数据，从而可以控制通信流量的浪费。

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知识点1：TCP通过序列号和确认应答提高可靠性：

在 TCP中当发送端的数据到达接受主机时，接收主机会返回一个已经收到消息的通知，这个消息叫做确认应答（ACK）。ACK中携带着一个信息：告诉发送端下一个应该发的包的序号。

如果发送端在一定时间内没有等到对端已经收到消息的ACK，则会认为数据已经丢失了，会进行重发，保证数据的可靠性。

发送端未收到ACK并不一定意味着数据没有被接收端接受到，也可能是接收端已经接受到，只是返回的ACK在中途丢失了。在这种情况下，发送端同样认为没有发送成功，照样会重新发送数据。

在这种情况下，接收端主机可能会连续不断地接受到相同的数据包，因此需要引入一种机制来判断在接收端是否已经收到了数据，如果收到了且又来了相同的数据，那么就没有必要重复处理了。

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知识点2：重发超时如何确定：

发送端发送一个数据包之后，等待接收端返回ACK，需要确定一个时间阈值，当超过这个时间接收端仍然没有收到ACK，发送端就重新发一次刚刚发送的数据。 这个重发超时如何确定呢？

最理想的情况是找到一个最小时间，它能保证ACK一定能在这个时间内返回。然而，这个时间随着数据包途径的网络环境的不同而有变化，例如在告诉的LAN中时间会较短。即使在同一个网络中，根据不同时段的网络的拥堵程度，时间的长短也会发生变化。

TCP在每次发包时都会计算往返时间(RTT, Round Trip Time),以及其偏差（类似方差的概念）。 将RTT与偏差相加得到 重发超时的时间。

上图中的虚线表示计算出来的重发超时的时间阈值。

在BSD的 UNix以及Windows系统中，超时都是以0.5秒为单位进行控制的，都是其整数倍。不过，由于最初的数据包还不知道往返时间，所以重发超时一般设置为6s左右。

另外，数据被重发之后，如果还是收不到确认应答，则进行再次发送，此时，等待确认的应答时间将会以2倍，4倍的指数函数增长。 当达到一定的重发次数后，如果仍然收不到ACK, 就会判断网络或接收端主机发生了异常，则强制关闭连接，并通知应用层程序： 通信异常强行终止。

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知识点3：TCP连接的建立与断开：

在数据通信前，客户端会先向服务器发送一个SYN（请求建立连接包），如果对端发来确认应答，则认为可以进行数据通信。

客户端在通信结束时，会向服务器发送一个FIN（请求断开连接包）。 具体的流程如下所示：

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TCP以段为单位发送数据：

TCP发送数据时，是将数据拆分成一个个的包发送的，每个包的长度称为“最大消息长度”(MSS： Maximum Segment Size)。最理想的情况是MSS的大小等于 IP层中不会被分片处理的最大数据长度，因为TCP发出的数据包，到达下一层IP层后，如果其大小大于IP层的单个数据包的最大长度，则IP层会拆它！

MSS是在建立连接时，三次握手的时候被计算出来的！（怪不得需要 三次握爪）

两端的主机在发出建立连接的请求时，会在TCP首部中写入MSS值，告诉对端自己的接口能够适应的MSS的大小，然后会在两者之间选择一个较小的值使用：

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Ref:

《图解TCP/IP》--竹下隆史  6.4章节