参考资料：刘超老师的《趣谈网络协议》、王道考研《计算机网络》
TCP的特点
- 面向连接：三次握手、四次挥手
- 有序可靠：累次确认、丢失重传、超时重传
- 点到点：运输层解决不同主机进程通信问题，但实际上TCP连接的是进程的端口
- 窗口和RTT动态变化
- 全双工通信：TCP连接的每一端都有两个窗口：发送窗口与接收窗口
- 面向字节流
面向字节流
应用层将信息变成二进制流，再发给传输层。传输层再将二进制流变成数据报发送出去。
因为是面向字节流，因此TCP的传输机制是根据字节的序号进行的，而不是报文段。
TCP会根据对方的窗口大小以及信道拥塞程度，来决定发送多大字节的报文段。
TCP报文段
首部
- 端口
- 序号
- 确认号
- 数据偏移、保留、标识、窗口
- 校验、紧急
32bits * 5 = 20 字节，固定首部为20字节 。还有4字节是选项和填充字段，用来保持TCP首部长度。因此共24字节。
序号字段
序号就是报文段的序号。报文被分隔成很多的报文段，每一段的报文段的序号就是该段第一个字节的序号。注意是以字节为单位。
确认号字段
就是我想要从对方得到的报文段的序号，主要用于告诉对方下一次应该发什么给自己。
注意因为是用‘C’传递，所以Seq才会递增1的，具体的Seq号还得看数据的大小
状态标识字段
SYN 与 FIN
用于连接过程。SYN置为1表示请求建立连接，FIN置为1表示请求断开连接
数据缓存
发送方缓存
- 准备发送的数据
- 已发送未确认的数据
接收方缓存
- 按序到达，还没上交给应用层的数据
- 不按序到达的数据
TCP的功能
- 连接
- 可靠传输
- 流量控制
- 拥塞控制
连接过程
三次握手
- 客户发送一个SYN报文段，表示我想请求与你连接
- 服务器会从该数据报中提取出TCP SYN 报文段，为该TCP连接分配TCP缓存和变量，并向该客户TCP发送允许连接的报文段，表示我同意与你连接，这个报文段称作SYNACK报文段
- 客户接收到SYNACK报文段后，也会为TCP连接分配TCP缓存和变量，同时再发送一个报文段给服务器，告诉它我收到了你同意与我连接的信息了。
初始序号ISN
为什么不能两次握手
四次挥手
MSL
报文在网络中存在的最长时间，超过这个时间报文就要被抛弃。
为什么要等待2MSL？
- 保证最后一个ACK报文到达
- 防止“已失效的连接请求报文段”出现在本连接中
可靠传输
对于失序的报文段，没有明确的处理办法，具体看编程人员怎么处理。
累次确认
丢失重传
超时重传
ACK发送时机
快速重传
当连续接到3个重复的ACK（注意是不包括原数据的那个ACK），发送方马上重传。
选择确认 SACK
在双方赞同的情况下，可以使用SR协议。
如果使用选择确认，那么原来首部中的“确认号字段”的用法仍然不变。只是以后在 TCP 报文段的首部中都增加了 SACK 选项，以便报告收到的不连续的字节块的边界。
往返时间的估计与超时
往返时间的估计
上一次估计值与本轮观测值的加权和
时间间隔设定多久为超时？
往返时间+安全边界值
karn算法
流量控制
通过接收方告诉发送方自己的窗口大小，让发送端设计合适的窗口大小来发送分组，保证速度匹配。
变量解释
- rwnd：接收窗口，接收方设置，并发送给发送方让其进行维护
- RcvBuffer：接收缓存，由接收方来维护
- LastByteRead：主机B上的应用进程从缓存读出的数据流的最后一个字节的编号，即缓存中第一个数据字节编号-1
- LastByteRcvd：从网络中到达的并且已放入主机B接收缓存中的数据流的最后一个字节的编号，即缓存中最后一个数据的字节编号
设置接收窗口
//接收窗口计算公式
spare room in buffer
= RcvWindow
= RcvBuffer-[LastByteRcvd - LastByteRead]
发送方维护一个接收窗口（变量），接收窗口用来告诉发送方接收方还有多少可用的缓存空间；当发送方知道接收方缓存空间用完时，即接收窗口为0，发送方就不发了。现在问题就来了，接收方会逐渐清理缓存，但发送方并不知道接收方什么时候清理，那样就会出现死锁状态
通过持续计时器打破死锁
发送方的接收窗口为0时，会启动持续计时器，计时器结束就会发送一个窗口探测报文段，接收方确认这个探测报文段时，就返回了它现在缓存空间的大小，如果还是0，那么重复执行这个操作，直到不为0时，发送方就可以发送报文段了.
优化
只靠持续计时器，效率太低了，因此又加了两种方式来提高效率：
- 第一种机制是 TCP 维持一个变量，它等于最大报文段长度 MSS。只要缓存中存放的数据达到 MSS 字节时，就组装成一个 TCP 报文段发送出去。
- 第二种机制是由发送方的应用进程指明要求发送报文段，即 TCP 支持的推送(push)操作
拥塞控制
当出现以下两种情况时，一般认为发送了拥塞：
- 超时
- 连续接收三个重复的ACK
拥塞窗口
拥塞窗口指发送端在一个RTT内可以最多发送的数据包数
发送窗口
拥塞控制算法
- 慢开始
- 拥塞避免
- 快重传
- 快恢复
慢开始算法
拥塞避免算法
慢开始与拥塞避免的搭配使用
快重传算法
发送方：
- 只要一连收到三个重复确认就应当立即重传对方尚未收到的报文段
- 每收到一个失序的报文段后就立即发出重复确认。这样做可以让发送方及早知道有报文段没有到达接收方。
接收方：
- 每收到一个失序的报文段后就立即发出重复确认。这样做可以让发送方及早知道有报文段没有到达接收方。
快恢复算法
快重传与快恢复算法的搭配使用
注意一点，计算机网络中，慢开始+拥塞避免是必须存在的，而快开始和快恢复是为了提高效率，有则更好。
BBR 拥塞算法
拥塞控制的两个不合理点：
- 拥塞判断不够合理，公网上带宽不满也会丢包，并不一定是拥塞。
- 填满才认为会发生丢包，太晚了。这样有可能会把缓存也填满。
TCP状态机
