TCP协议详解，重传机制，RTT算法，滑动窗口，拥塞控制等。

0. 总述

TCP发展到今天已经是非常成熟的协议了，作为传输层（Tranport Layer）协议，可供跨任意网络可靠地传输数据。以TCP端口的形式为应用程序提供传输层寻址（transport-layer addressing），并用这些端口在机器之间建立连接。一旦建立了连接，就可以在两个设备之间双向传递数据。应用程序可以将数据作为简单的字节流发送到TCP端口，而TCP协议负责将数据打包为IP报文发送。接收设备的TCP实现将过程逆转，将最初发送的数据流传递给应用程序。

TCP包含很多机制，以确保数据的可靠性，一致性和及时性。这其中关键是滑动窗口，该机制要求每个设备追踪已发送的数据（即要求收到ACK），并确认接收到的数据（收到数据后会发送ACK）。未确认的数据会自动重传，并且可以根据设备和连接的需要调整系统的参数。该系统还提供了设备之间的缓冲和流控制功能，以处理不均匀的数据传输速率和其他问题。

TCP可以最大程度地满足几乎所有需要面向连接（connection-oriented）的可靠数据传递需要。这是TCP的主要目标，因为这意味着高层应用程序不必单独提供这些通用功能。 TCP是最广泛使用的TCP / IP传输协议，大多数应用程序都采用TCP。

概括一下TCP的主要特征：我们可以说它是面向连接的，双向的，多连接的，可靠的，需要确认的，面向流和流管理的。

1. TCP究竟干了啥？

1.1. TCP能干啥？

1. 寻址/多路复用： 像UDP一样，TCP的一项重要工作是多路复用从不同进程接收到的数据，以便可以使用基础网络层协议将其发送出去。

2. 连接的建立，管理和终止：设备可以遵循TCP标准流程来建立可以传输数据的TCP连接。一旦连接建立，TCP就会开始管理该连接以及处理问题。当设备启动关闭TCP连接后，会有一个特殊的TCP进程将此连接中止。

3. 数据处理和打包：TCP定义了一种机制，应用程序可以通过该机制从更高层向其发送数据。然后，将这些数据打包成消息，以发送到目标TCP软件。目标软件将数据打包，然后将其提供给目标计算机上的应用程序。

4. 数据传输：从概念上讲，传输设备上的TCP实现负责将打包的数据传输到另一设备上的TCP进程。遵循分层原理，这是通过使发送机上的TCP软件将数据包传递到基础网络层协议（IP协议）来完成的。

5. 提供可靠性和传输质量服务： 使用TCP协议发送数据是“可靠的”。这意味着，使用TCP不必担心数据没有被发送，数据没有抵达，或以错误的顺序到达。这也意味着避免了直接使用IP协议发送数据可能会出现的其他常见问题。

6. 流控制和拥塞避免：TCP控制和管理两个设备之间的数据流，以及处理通信期间可能遇到的拥塞的。

1.2. TCP不能干啥？

1. 指定应用用途： TCP没有具体描述应用程序该如何使用TCP。

2. 提供安全性：TCP不提供任何机制来确保其传输的数据的真实性或私密性。如果需要这些，则必须使用其他某种方式来完成，例如IPSec。

3. 维护消息边界：TCP将数据作为连续流而不是离散消息发送。应该由应用程序决定一条消息的结束位置和下一条消息的开始位置。

4. 保证通信：TCP会检测未确认的传输，并在需要时重新发送。但是，如果出现某种问题导致无法可靠通信，则所有TCP可以做的就是“继续尝试”。它无法做出任何保证，因为有太多事情无法控制。同样，它可以尝试管理数据流，但不能解决所有问题。

2. 重传机制

3. RTT算法

4. 滑动窗口

5. 拥塞控制

6. 面试常问问题

6.1. tcp的可靠性如何保证

分块传送：数据被分割成最合适的数据块（UDP的数据报长度不变）

等待确认：通过定时器等待接收端发送确认请求，收不到确认则重发

确认回复：收到确认后发送确认回复(不是立即发送，通常推迟几分之一秒)

数据校验：保持首部和数据的校验和，检测数据传输过程有无变化

乱序排序：接收端能重排序数据，以正确的顺序交给应用端

重复丢弃：接收端能丢弃重复的数据包

流量缓冲：两端有固定大小的缓冲区（滑动窗口），防止速度不匹配丢数据