可靠傳輸 - TCP

目錄

• TCP協議
• 報文格式：頭部+數據
• 三次握手
• 過長拆分（MTU/MSS）
• TCP可靠傳輸機制

TCP協議

• HTTP 是基于 TCP 协议传输的
• TCP確保數據的可靠、順序和錯誤檢查的傳輸。
• TCP將數據劃分為數據包進行傳輸。

報文格式：頭部+數據

1. 源端口號（16）
2. 目的端口號（16）
3. 序號（32）：解决包乱序的问题
4. 確認序列（32）：确认发出去对方是否有收到，解决丢包的问题
5. 狀態位：TCP 是面向连接的，因而双方要维护连接的状态，这些带状态位的包的发送，会引起双方的状态变更
   • SYN 是发起一个连接
   • ACK 是回复
   • RST 是重新连接
   • FIN 是结束连接
6. 窗口大小（16）：做拥塞控制
7. 校驗和（16）
8. 數據

三次握手

0. 服務端監聽某個接口（Listen狀態）

1. 客戶端主動發起連接SYN，之後進入SYN-SENT
2. 服務端收到信號後發起連接，返回SYN+ACK（ACK是對客戶端SYN發出的確認），之後進入SYN-RCVD狀態
3. 客戶端收到服務端信號，發送對SYN確認的ACK，之後處於ESTABLISHED狀態
4. 服務端收到ACK後也處於ESTABLISHED狀態

為什麼需要三次握手？

• "SYN" 發音像 "sin"，"ACK" 發音像 "ack"（如 "back" 去掉 "b"）。
• 三次握手通過客戶端和服務器之間交換SYN和ACK數據包來建立可靠的連接。
• 兩步可能會因延遲的數據包而重新打開舊連接；三步可確保同步。
• 四步是多餘的，三步已足夠建立同步和確認。
• 如果客戶端在連接過程中失敗，服務器會重試並等待，如果未收到回應，最終會超時並關閉連接。

過長拆分（MTU/MSS）

• MTU：一個網絡包的最大長度，一般以太網中是1500byte
• MSS：除去IP和TCP頭部所能容納的TCP數據最大長度

TCP可靠傳輸機制

1. 數據校驗和用於錯誤檢測
   • 每個數據包包含校驗和以檢查數據完整性
   • 如果發現錯誤，該數據包會被丟棄並重傳
2. 亂序數據包重排序
   • TCP會在交付到應用層前重新排序亂序的數據包
3. 丟棄重複數據
   • TCP會丟棄任何重複的數據包
4. 確認機制 (ACK)
   • TCP會對接收到的數據包發送確認，幫助確認數據到達
5. 超時重傳
   • 如果在設置的時間內未收到確認，TCP會重傳該數據包
6. 流量控制與滑動窗口
   • TCP根據接收端的容量調整窗口大小，防止緩衝區溢出