TCP概述（了解TCP协议及其工作原理）

来自自己实现redis的挑战中：TCP: An Overview。感觉写的简洁明了，很适合用于了解tcp/ip

TCP是一种广泛使用的网络协议。它是一个运行在“不可靠”协议（IP，Internet 协议的缩写）的“可靠”的协议。（后面会解释为什么ip不可靠，tcp协议可靠）。

让我们深入了解TCP的工作原理。

我们先来看看 IP（互联网协议的简称），它是 TCP 的基础协议。

IP - 互联网的邮政服务

当程序使用 IP 在网络上发送数据时，数据会被分割成多个 “数据包 “发送。

每个数据包包含

报头部分
数据部分

标头包含源地址和目的地地址，就像通过本地邮政服务发送的信封一样。

IP 与邮政服务的重要相似之处在于，数据包不能保证到达目的地。虽然我们会尽一切努力将数据包送到目的地，但有时数据包会在传输过程中丢失。

此外，如果您同时发送 5 个数据包，也不能保证它们会在同一时间或以相同的顺序到达目的地。

所以当你使用IP协议传输数据时，数据包可能会丢失，也可能不按顺序传送，因为 IP 是一种尽力而为的协议，这意味着它不保证数据包的传送或顺序。

TCP 的出现就是为了解决 IP 的这些局限性。

TCP的保证

TCP 主要提供两种保证：(a) 可靠的数据包传送和 (b) 有序的数据包传送。

保证 #1–可靠传输

TCP 可确保数据包在传输过程中不会丢失。为此，它要求接收方确认所有发送的数据包，如果没有收到确认，则重新传输任何数据包。

保证 #2–有序递送

除了保证数据包到达目的地外，TCP 还保证数据包按顺序传送。为此，它为每个数据包标上一个顺序号。接收方会跟踪这些编号，并对不按顺序的数据包重新排序。如果数据包丢失，接收方会等待重新传输。

TCP 使用序列号来保持正确的数据传输顺序，并在目的地重新组装数据包。

TCP 链接

TCP 是一种面向连接的协议，这意味着要通过 TCP 进行交互，程序必须首先 “建立连接”。为此，一个程序扮演 “服务器 “的角色，另一个程序扮演 “客户端 “的角色。

服务器等待连接，客户端启动连接。连接建立后，客户端和服务器都可以接收和发送数据（这是一个双向通道）。

TCP 是一种双向通信协议，即客户端和服务器都可以发送和接收数据。

TCP 连接使用四个值的唯一组合来识别：

目标 IP 地址
目标端口号
源 IP 地址
源端口号

例如，假设您正在连接 google.com。您的 TCP 连接值将如下所示：

目标 IP 地址：x.x.x.x（Google 的网络服务器）目标端口号：443（HTTPS 使用的默认端口）源 IP 地址：y.y.y.y（您的计算机）源端口号：26789（随机数，计算机上的任何其他连接均未使用）

如果浏览器与谷歌服务器打开多个连接，只有 “源端口号 “会发生变化，其他端口号将保持不变。

MAC 地址不用于识别 TCP 连接，因为它们与数据链路层有关，而与 TCP 运行的传输层无关。

TCP 握手

TCP 握手是客户端与服务器建立连接的方式。这个过程分为 3 个步骤。

步骤 1：SYN

首先，客户端向服务器发送 SYN（同步）数据包，表示请求建立连接，从而启动连接。该数据包还包含一个序列号，以保持数据包的发送顺序。

步骤 2：SYN-ACK

服务器收到 SYN 数据包后，会发回一个 SYN-ACK（同步确认）数据包。

步骤 3：ACK

在三方握手的最后一步，客户端通过发送 ACK（确认）数据包来确认服务器的 SYN-ACK 数据包。服务器收到最后一个数据包后，连接即被视为建立。

客户端发送 SYN 数据包，服务器响应 SYN-ACK 数据包，客户端回复 ACK 数据包。