TCP 中的一些主要机制

TCP对数据传输提供的管控机制，主要体现在两个方面：安全和效率。
这些机制和多线程的设计原则类似：保证数据传输安全的前提下，尽可能的提高传输效率。

1.确认应答机制(安全机制)

确认应答机制是保证可靠传输的核心机制，关键就是，接收方收到消息之后，给发送方返回一个应答报文(ACK，acknowledge)，表示自己已经收到了。
在这里插入图片描述
在网路上，数据接收的顺序不一定和发送的顺序完全一致，会存在后发现至的情况。

后发先至，对于网络来说，非常常见，网络环境非常复杂，连续发的两个包，不一定就是走同一条路。

为了解决这个问题，就需要对消息进行编号
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
TCP将每个字节的数据都进行了编号。即为序列号。

每一个ACK都带有对应的确认序列号，意思是告诉发送者，我已经收到了哪些数据；下一次你从哪里开
始发。

2.超时重传机制(安全机制)

超时重传相当于对确认应答进行了补充~确认应答是网络一切正常的时候，通过ACK通知发送方我收到了，但是如果出现了丢包的情况，发送方就收不到这个 ACK 了。而对于发送方来说，是无法区分由于哪种原因导致没有收到 ACK，稳妥起见，发送方在等待一段时间之后就会进行超时重传，将数据再发一次。
在这里插入图片描述
对于发送方来说，无法区分是哪种原因导致的没有收到ACK~
往坏的方向想，认为对方压根没收到，重新再发一次，这里的重复也不是立即就重发的，得等一会，如果等了10分钟，还没有收到这个ACK，就重发一次！

在这里插入图片描述
但是有一个问题，如果接收方已经收到了这个数据，只是在返回 ACK 的时候这个应答消息丢包了，此时发送方再发送一次数据，这样是不合理也是不安全的，例如：转账操作。

TCP内部的去重机制
接收方收到的数据会先放到操作系统内核的"接收缓冲区"
接收缓冲区可以视为是一个内存空间，并且也可以视为是一个阻塞队列~
收到新的数据，TCP就会根据序号，来检查看这个数据是不是在接收缓冲区中已经存在了。
如果不存在，就放进去，如果存在，就直接丢弃。当顺利收到 ACK 之后，就可以把这个数据从缓冲区拿出进行下一步的封装传送了~

注意：
在这里插入图片描述

基于上述确认应答和超时重传两个机制，TCP的可靠性,得到了有效的保障。

3.连接管理机制(安全机制)

TCP 进行可靠传输最重要的保障机制，也是是网络部分最高频出现的讨论问题，也就是著名的：三次握手，四次挥手。

如何建立连接：三次握手

三次握手是客户端和服务器之间，通过三次交互，完成了建立连接的过程。
"握手"是一个形象的比喻。
在这里插入图片描述

客户端是主动发起连接请求的一方，客户端发送一个SYN同步报文段，给服务器~~
在TCP报文头中，有以下六个标志位：

如果SYN这一位为1表示当前报文就是一个"同步报文段"主机A和主机B之间要建立连接~~

在这里插入图片描述
三次握手有什么用？和可靠性有什么关系？

TCP 的三次握手和四次挥手都是为了保证数据传输的可靠性。
三次握手相当于投石问路，检查当前这个网络的情况是否满足可靠传输的基本条件。也就是检测通讯双方的发送能力和接受能力是否正常。
通过以上的 “三次握手” 过程，客户端和服务器之间已经确定建立好了连接，接下来就可以进行真正的数据传输了。
三次握手的应用

经典的面试题：
1.描述TCP三次握手的过程
上述内容的图！
2.为啥握手是三次？两次？四次？
两次：服务器验证不了自己的发送能力和对方的接受能力，此刻，服务器对于当下能否满足可靠传输心里是没底的，所以需要第三次握手接收以下客户端的 ACK，才能保证通讯是可以进行的。
四次：可以，但没必要。中间一次服务器发送的 SYN 和 ACK 可以合为一次发送。
3.当浏览器里面输入了 URL 之后，程序是怎么执行的：

如何断开连接：四次挥手

三次握手，就让客户端和服务器之间建立好了连接~
其实建立好连接之后，操作系统内核中，就需要使用一定的数据结构保存连接相关的信息。
保存的信息其实最重要的就是前面说的"五元组"，而且客户端服务器都得保存五元组。
源IP，源端口，目的IP，目的端口，TCP
那么在通信完成时，就需要断开连接，也就是释放掉关于对方的一些不必要的资源。所以就需要：四次挥手。

在四次挥手过程中，先由请求断开连接一方首先发送 FIN(结束报文段) 请求，接收方收到这个断开连接请求时会先有操作系统内核回复一个 ACK，表示已确认收到请求信息；
接下来服务器也同样会发送一个 FIN 表示同意断开连接并且付出行动(触发代码来close)，客户端收到后再次返回一个 ACK 这样就可以有效的断开双方的 TCP 连接了。

四次挥手和三次握手的区别
三次握手，一定是客户端主动发起的（主动发起的一方才叫客户端）
四次挥手，可能是客户端发起的，也可能是服务器发起的
三次握手，中间两次能合并
四次挥手，中间两次有时不能合并

四次挥手过程中，FIN 和 ACK 可以合并发送吗？

有时可以合并，有时不可以。主要原因在于，很多时候中间两次的 FIN 和 ACK 发送的时机可能是不同的。
因为：双方通讯时所发送的 ACK 和 SYN 都是操作系统内核负责的；而所发送的 FIN 是用户代码负责的（代码中执行到了 socket.close()，才会触发 FIN）

两个重要状态

TCP虽然可靠性是最高的机制，但是TCP也会尽可能的提高传输效率
今天我们先说的这里，之后的内容等待下篇文章~