TCP协议

简介

TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议） 是一种面向连接、可靠传输、基于字节流的传输层通信协议，由 RFC 793 定义。

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三次握手（Three-Way Handshake）

TCP 建立连接时，客户端与服务器之间需要进行三次交互，以确认双方的发送与接收能力正常。

• 第一次握手 客户端发送一个SYN（同步序列编号）包，随机初始化一个序列号 seq = s，进入 SYN_SENT 状态，等待服务器确认。
• 第二次握手 服务器收到 SYN 包后，响应一个 SYN + ACK 包。
  • SYN 置1，ACK 置1
  • ack = s + 1，随机产生 seq = k 服务器进入 SYN_RCVD 状态。
• 第三次握手 客户端收到确认包后，验证 ack == s + 1，确认无误后，回复一个ACK包：
  • ACK 置1，ack = k + 1 双方进入 ESTABLISHED 状态，连接建立成功。

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四次挥手（Four-Way Wavehand）

TCP 断开连接时，需要四次交互来保证双方都能优雅地关闭连接。

• 第一次挥手 客户端发送一个 FIN 包，表示不再发送数据，但仍可接收，进入 FIN_WAIT_1 状态。
• 第二次挥手 服务器收到 FIN 后，发送一个 ACK 包，确认序号为收到序号 +1，服务器进入 CLOSE_WAIT 状态。
• 第三次挥手 服务器准备好关闭连接后，发送一个 FIN 包，进入 LAST_ACK 状态。
• 第四次挥手 客户端收到 FIN 后，进入 TIME_WAIT 状态，并发送一个 ACK 确认包，确认序号为收到序号 +1。 服务器收到 ACK 后，连接彻底关闭，进入 CLOSED 状态。

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拥塞控制（Congestion Control）

拥塞指的是网络中传输的数据量过大，导致链路资源紧张、数据丢失或传输延迟，严重时甚至引发通信死锁。

为了避免或减轻拥塞，TCP 引入了多种拥塞控制算法，常见的有：

• Tahoe、Reno、NewReno
• Vegas、Hybla
• BIC、CUBIC
• SACK（Selective Acknowledgment）
• Westwood、PRR
• BBR（Bottleneck Bandwidth and Round-trip propagation time）

不同算法在探测丢包、控制发送速率、优化传输性能方面各有特点，适用于不同的网络环境。