1.什么是TCP
TCP是一种面向连接、可靠、基于字节流的传输协议，属于5层或者7层网络协议中的传输层协议；
面向连接：不同于UDP，TCP协议需要通信双方确定彼此已经建立连接后才可以进行数据传输；
可靠：连接建立的双方在进行通信时，TCP保证了不会存在数据丢失，或是数据丢失后存在拯救丢失的措施；
字节流：实际传输中，不论是何种数据，TCP都按照字节的方式传输，而非以数据包为单位。

TCP数据包格式

端口号：用于区分发送消息或者接收消息的进程。
序号：首字节在整个数据流中的位置。初始序列号随机产生，并在连接建立阶段予以同步，主要是为了解决乱序问题。不编好号怎么知道哪个先来，哪个后到。
确认序号：表示序号为确认号减去1的数据包及其以前的所有数据包已经正确接收，也就是说他相当于下一个准备接收的字节的序号，发出去的包应该有确认，这样能知道对方是否收到，如果没收到就应该重新发送，这个解决的是不丢包的问题
状态位：
URG—为1表示高优先级数据包，紧急指针字段有效。
ACK—为1表示确认号字段有效
PSH—为1表示是带有PUSH标志的数据，指示接收方应该尽快将这个报文段交给应用层而不用等待缓冲区装满。
RST—为1表示出现严重差错。可能需要重现创建TCP连接。还可以用于拒绝非法的报文段和拒绝连接请求。
SYN—为1表示这是连接请求或是连接接受请求，用于创建连接和使顺序号同步
FIN—为1表示发送方没有数据要传输了，要求释放连接。
窗口大小，TCP 要做流量控制，需要通信双方各声明一个窗口，标识自己当前的处理能力

TCP 的三次握手
所有的问题，首先都要建立连接，所以首先是连接维护的问题
TCP 的建立连接称为三次握手，可以简单理解为下面这种情况
A：您好，我是 A
B：您好 A，我是 B
A：您好 B
对于 A 来说它发出请求，并收到了 B 的响应，对于 B 来说它响应了 A 的请求，并且也接收到了响应。
TCP 的三次握手除了建立连接外，主要还是为了沟通 TCP 包的序号问题。
A 告诉 B，我发起的包的序号是从哪个号开始的，B 同样也告诉 A，B 发起的 包的序号是从哪个号开始的。

双方建立连接之后需要共同维护一个状态机，在建立连接的过程中，双方的状态变化时序图如下所示
最初两端的TCP进程都处于CLOSED关闭状态，A主动打开连接，而B被动打开连接
B服务器进程就处于LISTEN（收听）状态，等待客户的连接请求。若有，则作出响应。

第一次握手：A客户进程向B发出连接请求报文段，（首部的同步位SYN=1，初始序号seq=x），（SYN=1的报文段不能携带数据）但要消耗掉一个序号，此时TCP客户进程进入SYN-SENT（同步已发送）状态。
第二次握手：B收到连接请求报文段后，如同意建立连接，则向A发送确认，在确认报文段中（SYN=1，ACK=1，确认号ack=x+1，初始序号seq=y），TCP服务器进程进入SYN-RCVD（同步收到）状态；
第三次握手：TCP客户进程收到B的确认后，要向B给出确认报文段（ACK=1，确认号ack=y+1，序号seq=x+1）（初始为seq=x，第二个报文段所以要+1），ACK报文段可以携带数据，不携带数据则不消耗序号。TCP连接已经建立，A进入ESTABLISHED（已建立连接）。
当B收到A的确认后，也进入ESTABLISHED状态

断开连接，也被称为四次挥手，可以简单理解如下
A：B 啊，我不想玩了
B：哦，你不想玩了啊，我知道了
这个时候，只是 A 不想玩了，即不再发送数据，但是 B 可能还有未发送完的数据，所以需要等待 B 也主动关闭。
B：A 啊，好吧，我也不玩了，拜拜
A：好的，拜拜
这样整个连接就关闭了，当然上面只是正常的状态，也有些非正常的状态（比如 A 说完不玩了，直接跑路，B 发起的结束得不到 A 的回答，不知道该怎么办或则 B 直接跑路 A 不知道该怎么办），TCP 协议专门设计了几个状态来处理这些非正常状态

第一次挥手：客户端发出释放FIN=1，自己序列号seq=u，进入FIN-WAIT-1状态
第二次挥手：服务器收到客户端的后，发出ACK=1确认标志和客户端的确认号ack
=u+1，自己的序列号seq=v，进入CLOSE-WAIT状态
第三次挥手：客户端收到服务器确认结果后，进入FIN-WAIT-2状态。此时服务器发
送释放FIN=1信号，确认标志ACK=1，确认序号ack=u+1，自己序号seq=w，服
务器进入LAST-ACK(最后确认态)
第四次挥手：客户端收到回复后，发送确认ACK=1，ack=w+1，自己的seq=u+1，
客户端进入TIME-WAIT(时间等待)。客户端经过2个最长报文段寿命后，客户端
CLOSE；服务器收到确认后，立刻进入CLOSE状态。

TCP 和 UDP 的区别

TCP 是面向连接的，UDP 是面向无连接的
UDP程序结构较简单
TCP 是面向字节流的，UDP 是基于数据报的
TCP 保证数据正确性，UDP 可能丢包
TCP 保证数据顺序，UDP 不保证
什么是面向连接，什么是面向无连接

在互通之前，面向连接的协议会先建立连接，如 TCP 有三次握手，而 UDP 不会

TCP 为什么是可靠连接

通过 TCP 连接传输的数据无差错，不丢失，不重复，且按顺序到达。
TCP 报文头里面的序号能使 TCP 的数据按序到达
报文头里面的确认序号能保证不丢包，累计确认及超时重传机制
TCP 拥有流量控制及拥塞控制的机制

原文：https://www.jianshu.com/p/c9d245aa722a

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