什么是 TCP

  1. TCP 是一个全双工面向字节流的基于 IP 协议的协议。
  2. TCP 端到端的准确传输。
    1. 对于每一个字节进行确认
    2. 对于恶劣的网络情况的处理
      1. 超时重传
      2. 拥塞控制
    3. 效率提升
      1. 采用滑动窗口协议
  3. TCP 是一个面向连接的协议。

既然面向连接那这个连接是怎么建立的？

也就是下面的问题如果建立一个虚拟的链路采用三次握手。

三次挥手是怎么发生的

详细操作

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从码出高效扒了一张图下来，我们来讲一下三次握手的流程：

  • A 机器首先会计算出一个 seq 索引 x 表示当前发送的数据包的位置并且包的标示为 SYN。
  • B 机器接受到了这个包，并且将包中的数据存到自己的缓冲区中，因为这个包的大小为 1 字节，所以缓存区的索引是 x + 1 同步到对方的发送 seq 位置，返回一个 SYN 和 ACK 标示的包，并且将自己的发送 seq 索引 y 以及告诉对方自己收到了这个数据包所以 ack + 1。
  • C 机器收到这个带有 ACK 和 SYN 的包需要返回一个 ACK 表示自己能够收到对方的包，所以发送一个 ACK 和自己当前的发送 seq 以及自己的接受 seq。

为啥要握三次

至于为啥要握三次

主要有两点：

确保数据的对等性

  1. 首先需要确保双方的 seq 是彼此的接受与发送的缓冲区索引

  2. 确保彼此的接受和发送能力

    第三次握手能保证 B 机器的发报能力，以及 A 机器的接受能力

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防止脏连接

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A 机器发送一个 SYN 包给 B 机器但是这个包被因为网络原因没有及时发到，又由于 TCP 的超时时间小于 TTL 因为如果 TCP 的超时间太长，那么重发封包的效率会很慢。

所以 A 机器又会发送一个 TCP，并且建立了连接，此时这个包已经到了 B 机器。

B 机器重新建立了连接，返回一个 ACK 给 A 机器。

如果只有两次握手的话，在 B 机器的视角就是已经建立了连接，但是 A 收到 B 的 Ack 的时候由于不是 SYN_SEND 所以直接丢弃，B 也无法感知，也就 B 存在单方面的脏连接了。

三次握手的话，B 需要有一次 A 的 ACK 确保自己的发送能力，同时也避免了脏连接，A 不会发送 ACK 给 B 所以 B 的视角也不会存在连接。

四次挥手是如何发生的

详细操作

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确保双方的数据都处理完成。

  • A 发送剩余数据已经 FIN 给 B 处于 FIN_WAIT
  • B 回复 ACK 给 A
  • B 等待一个 CLOSE_WAIT 再发送剩余的数据给 A
  • A 回复 ACK 表示数据收到并等待 TIME_WAIT

为啥要四次挥手

需要保证双方的数据都处理完毕，并且彼此都知道。

第三次挥手是因为 A 机器告诉 B 机器不能传输数据并且 B 机器 ACK 之后，B 机器需要等待应用程序做一个处理才能发送一个 FIN 告诉 A 机器自己不能传输数据了。

第四次挥手是告诉 B 机器自己已经接受到 B 机器无法发送请求的事实。

TCP keepalive vs Http keepalive

HTTP

Http 如果在 header 添加 keepalive = true 就会使多个 http 请求在一条 TCP 连接上，不会像之前一样一个请求握手挥手一次。

优点：

降低服务端负载，在高并发的服务器下，服务端负载会减小

降低每个 http 请求的时间，因为如果是 http 请求都会有 SSL 或者 TSL 的行为和三次握手四次挥手，所以会很慢，但是 reduce 到一个连接就不会这样了。

TCP

是 OS 来维护的，因为每个 TCP 连接都有各种各样的定时器，TCP 也有 keepalive 的定时器，当 TCP 的 keepalive 定时器到达 0 的时候，就会向对方发送一个 ACK 为开启的探测包，因为 TCP 是面向流的协议。另一方面，您将收到来自远程主机的答复。并且这两个数据包的数据为空。

优点：

判断对方是否是 dead peer

防止由于网络不活动而断开连接。