TCP协议的可靠传输机制

1. 【确认应答机制】

出现的问题：

        1）消息发出后，不知道接收方有没有收到消息~【使用应答报文】

        2）网络上，数据传输顺序存在差异，可能出现后发的消息，先到达，导致回复消息时发生错误~【使用确认序号】

解决方法：

        1）在网络正常的时候，接收方收到数据之后，给发送方返回一个应答报文（ACK），表示其已经收到了~

        2）当发送的消息条数比较多时，返回的应答报文可能不及时，出现乱序现象，所以需要添加确认序号，能保证消息的一一对应~

        3）确认序号：表示当前这个应答报文是针对哪个消息进行的确认应答~ 

2 . 【超时重传机制】

 出现的问题：

        1）发送出去的消息丢失，导致接收方未收到消息~

        2）发送的消息已收到，但是接收方返回的应答报文丢失，导致发送方未收到确认信息，如果再次超时重传，可能会导致接收方收到多个重复信息~

解决问题：

        1）等待一定的时间，若还未收到应答报文，就重新发送消息~【超时重传】

        2）接收方收到的数据会先放入操作系统内核的接收缓冲区中，如果再次收到新的数据，TCP就会根据序号，来检查看这个数据是不是在接收缓冲区中存在，如果不存在就直接放入，如果存在就直接丢弃，保证数据不重复。

 3. 【连接管理】（重点面试题）

        1）如何建立连接

        客户端和服务器通过三次握手，完成了建立连接的过程~

         SYN【同步报文段】：表示客户端和服务器要建立连接~

        ACK【应答报文段】：表示服务器收到客户端(客户端收到服务器)发来的请求~

【描述TCP三次握手的过程】【经典面试题】【发起方必须是客户端】

                11）客户端向服务器发送连接请求~

                 22）服务器向客户端发送应答报文，表示服务器已收到客户端的信息，并向客户端发送连接请求~

                33）客户端向服务器发送应答报文，表示客户端已收到服务器的信息~

【三次握手的作用】

                11）检测通信双方，发送能力和接收能力是否都正常~

                22）让通信双方能够协调一些必要的信息~

  【为啥握手是三次，两次行不行，四次行不行】 【经典面试题】    

                11）检测通信双方，发送能力和接收能力是否都正常~

                22）让通信双方能够协调一些必要的信息~

                33）四次可以，但是会降低传输效率，不如合在一起好~

                44）两次不可以，如果是两次，意味着缺少最好后一次，此时客户端这边的发送能力和接收能力都是正常的，但是服务器这边是残缺的，它不知道自己的发送能力是否正常，也不知道客户端的接收能力是否正常。

        2）如何断开连接

        客户端和服务器通过四次挥手，完成断开连接的过程~

         FIN【结束报文段】：表示客户端和服务器结束连接~

【描述TCP四次挥手的过程】【发起方可以是客户端也可以是服务器】

        1）客户端向服务器发送结束连接请求~

        2）服务器向客户端发送应答报文，表示已收到客户端的信息~

        3）服务器向客户端发送结束连接请求~

        4）客户端向服务器发送应答报文，表示已收到服务器的信息~

【状态转换】

        1）CLOSE_WAIT : 四次挥手了两次之后的状态，这个状态就是在等待代码中调用socket.close 方法，来进行后续挥手过程~

        2）TIME_WAIT : 谁主动发起FIN，谁就进入此状态，起到的效果是，防止最后一次ACK丢包，导致重传，而发起方由于过早销毁，使得最后的无人处理FIN，也无人针对此FIN进行应答~

 4. 【滑动窗口机制】

         由于确认应答机制的存在，导致了当前每次执行一次发送操作，就要等一次ACK的到达，大量的时间都花在了等ACK上，而滑动窗口的本质是在批量的发送数据，一次发送一波数据，然后一起等一波ACK~

 滑动：一次批量发送数据为N，并不是等N组数据的ACK全部到齐，再继续往下发送，而是哪个数据先到，就先发哪个数据的ACK~

窗口大小：一次批量发送的数据量~N

 5. 【流量控制机制】【滑动窗口机制的延伸】

     【出现的问题】：由于接收方的处理速度有限，限制滑动窗口发送的速率~

        1) 在滑动窗口中，窗口越大，传输速度越快，但是不能一味扩大窗口，要考虑接收方的处理速度~

        2) 流量控制的关键就是能够衡量接收方的处理速度~

        3) 这个速度的衡量标准是：接收方接收缓冲区剩余空间的大小~

 6. 【拥塞控制机制】【滑动窗口机制的延伸】

     【出现的问题】：由于中间链路的处理能力有限，限制滑动窗口发送的速率~

        1）拥塞控制衡量的是，发送方到接收方，整个链路之间的拥堵状况（处理能力）~

        2）通过实验的方式，逐渐调整发送速度，中找到一个比较合适的值（范围）~

 7. 【延时应答机制】【流量控制机制的延伸】

在流量控制的基础上，尽可能延长大窗口的时间，以便传输速率更快~

 8. 【捎带应答机制】【延时应答机制的延伸】

 9. 【面向字节流机制】【粘包问题】

 TCP粘包指的是：在TCP接收缓冲区中，若干个应用层数据报混在一起，分不出来了~

 10. 【TCP异常处理机制】

        1）进程终止

        2）机器关机

        3）机器掉电/网线断开