可靠的流传输服务

传输控制协议（TCP，Transmission Control Protocol）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。本文介绍TCP把他当成TCP/IP网际协议族的一部分，是一个独立的通信协议。

五个可靠交付特征

1.面向流。
2.虚电路连接。如同打电话一样，在传输之前，协议软件模块的下层的互联网发送报文来进行通信，合适传送是否经过认可，双方是否做好准备。在细节处理妥当时，就可以传输开始了。
3.带缓冲的传送。为了尽可能减少网络通信量，协议软件实现时通常会收集足够多的数据明知道填满一个数据报，然后再传输到互联网上。如果每次只产生1八位组的流，效率也很高。如果产生特别大的程序块，协议软件会划分成小片进行传输。有些应用程序还没有等到数据装满一个缓冲区就必须交付数据，流服务提供了一种“推”的机制。在发送端，强迫协议软件传送当前生成的 数据，不必等到装满缓冲区。当数据到达接收端时，会强迫吧数据给应用程序使用。
4.无结构的流。不会照顾到结构化的数据流。
5.全双工连接。全双工连接包括了两个相反流向的独立的流，两流没有明显的交互。

滑动窗口

设计动机：为了获得可靠性，发送一个分组后，需要等待确认才能传输另一个分组。如果机器延迟响应时间，会大量的浪费网络带宽。
设计思路：允许发送方在等待确认时，发送多个分组。
从技术上讲，在任意一个时刻，未被确认的分组收到窗口大小的限制。例如，在一个窗口大小为8的滑动窗口协议中，发送方在收到确认之前允许传送8个分组。
当发送方收的到了对窗口内第一个分组的确认信息时，他可以向后滑动一格，并发送下一个分组。随着确认的不断到达，窗口也在不断向后移动。
需要注意的时，TCP允许窗口大小随时间而改变，这不仅提供可靠传输，还提供了流量控制。

TCP报文格式

源端口（SOURCE PORT）和目的端口(DESTINATION PORT)：包含TCP端口号，用于标志位于两端的应用程序。
序号(SEQUENCE NUMBER)：之处报文段的数据在发送方的字节流的位置。
确认序号(ACKNOWLEDGEMENT NUMBER)：指明源站希望收到的下一个八位组的编号。
选项(HLEN)：指明首部长度
保留(RESERVED)：
代码比特(CODE BIT)：表示报文段的目的和内容。
窗口（WINDOW）：指明可用缓冲区的大小，通告自己愿意接受多少数据。

TCP连接的建立与关闭

第一次握手：建立连接时，客户端发送syn包（syn=x）到服务器，并进入SYN_SENT状态，等待服务器确认；

第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=x+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=y），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态；

第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=y+1），此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED（TCP连接成功）状态，完成三次握手。

通俗理解三次握手：
客户端：你好，听的到我说话吗?
服务器：我能听到，你可以开始说了
客户端：好的，那我们开始会话吧

第一次挥手：客户端发送一个 FIN 报文，报文中会指定一个序列号。此时客户端处于 FIN_WAIT1 状态。
即发出连接释放报文段（FIN=1，序号seq=u），并停止再发送数据，主动关闭TCP连接，进入FIN_WAIT1（终止等待1）状态，等待服务端的确认。

第二次挥手：服务端收到 FIN 之后，会发送 ACK 报文，且把客户端的序列号值 +1 作为 ACK 报文的序列号值，表明已经收到客户端的报文了，此时服务端处于 CLOSE_WAIT 状态。
即服务端收到连接释放报文段后即发出确认报文段（ACK=1，确认号ack=u+1，序号seq=v），服务端进入CLOSE_WAIT（关闭等待）状态，此时的TCP处于半关闭状态，客户端到服务端的连接释放。客户端收到服务端的确认后，进入FIN_WAIT2（终止等待2）状态，等待服务端发出的连接释放报文段。

第三次挥手：如果服务端也想断开连接了，和客户端的第一次挥手一样，发给 FIN 报文，且指定一个序列号。此时服务端处于 LAST_ACK 的状态。
即服务端没有要向客户端发出的数据，服务端发出连接释放报文段（FIN=1，ACK=1，序号seq=w，确认号ack=u+1），服务端进入LAST_ACK（最后确认）状态，等待客户端的确认。

第四次挥手：客户端收到 FIN 之后，一样发送一个 ACK 报文作为应答，且把服务端的序列号值 +1 作为自己 ACK 报文的序列号值，此时客户端处于 TIME_WAIT 状态。需要过一阵子以确保服务端收到自己的 ACK 报文之后才会进入 CLOSED 状态，服务端收到 ACK 报文之后，就处于关闭连接了，处于 CLOSED 状态。
即客户端收到服务端的连接释放报文段后，对此发出确认报文段（ACK=1，seq=u+1，ack=w+1），客户端进入TIME_WAIT（时间等待）状态。此时TCP未释放掉，需要经过时间等待计时器设置的时间2MSL后，客户端才进入CLOSED状态。

通俗理解四次挥手：
客户端：我要走了，你还有什么话要说吗？
服务器：你稍等一下，我还有几句
服务器：我说完了，可以再见了
客户端：好的，拜拜

拥塞控制

拥塞现象：一个或者多个交换点的数据超载而导致剧烈增加的现象。
拥塞崩溃：通常情况下，端点并不知道拥塞发生在那里，也不知道为什么发生拥塞。遗憾的是，大部分的运输协议使用重传和超时机制。重传置灰加剧拥塞，如果不加抑制，恶性循环通信量，直到网络不可在使用。

流量控制

如果发送方把数据发送得过快，接收方可能会来不及接收，这就会造成数据的丢失。所谓流量控制就是让发送方的发送速率不要太快，要让接收方来得及接收。
利用滑动窗口机制可以很方便地在TCP连接上实现对发送方的流量控制。