tcp有连接可靠(tcp连接是什么意思)

1、完成对数据报的确认、流量控制和网络拥塞。2、自动检测数据报，并提供错误重发的功能。3、将多条路径传送的数据报按照原来的顺序进行排列。4、控制超时重发，自动调整超时值。tcp协议简介：TCP（Transmission Control Protocol 传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，由IETF的RFC 793定义。在简化的计算机网络OSI模型中，它完成第四层传输层所指定的功能，用户数据报协议（UDP）是同一层内 [1] 另一个重要的传输协议。在因特网协议族（Internet protocol suite）中，TCP层是位于IP层之上，应用层之下的中间层。不同主机的应用层之间经常需要可靠的、像管道一样的连接，但是IP层不提供这样的流机制，而是提供不可靠的包交换。
功能是完成对数据报的确认、流量控制和网络拥塞。1、在数据正确性与合法性上，TCP用一个校验和函数来检验数据是否有错误，在发送和接收时都要计算校验和；同时可以使用md5认证对数据进行加密。2、在保证可靠性上，采用超时重传和捎带确认机制。3、在流量控制上，采用滑动窗口协议，协议中规定，对于窗口内未经确认的分组需要重传。TCP是一种面向广域网的通信协议，目的是在跨越多个网络通信时，为两个通信端点之间提供一条具有下列特点的通信方式：1、基于流的方式。2、面向连接。3、可靠通信方式。4、在网络状况不佳的时候尽量降低系统由于重传带来的带宽开销。5、通信连接维护是面向通信的两个端点的，而不考虑中间网段和节点。
tcp协议的主要功能：1、完成对数据报的确认、流量控制和网络拥塞；2、自动检测数据报，并提供错误重发的功能；3、将多条路径传送的数据报按照原来的顺序进行排列；4、控制超时重发，自动调整超时值。tcp协议的工作方式1、建立连接TCP是因特网中的传输层协议，使用三次握手协议建立连接。当主动方发出SYN连接请求后，等待对方回答SYN+ACK，并最终对对方的 SYN 执行 ACK 确认。这种建立连接的方法可以防止产生错误的连接，TCP使用的流量控制协议是可变大小的滑动窗口协议。2、连接终止建立一个连接需要三次握手，而终止一个连接要经过四次握手，这是由TCP的半关闭（half-close）造成的。

提到TCP和UDP的区别，很容易想到的就是TCP的可靠性，那TCP是通过什么机制实现了可靠性的呢？解释这个之前先来区分TCP中的大写ACK和小写ack。看一张经典的TCP三次握手过程图： 这张图里似乎有个大写的ACK也有个小写的ack，这也是容易混淆的地方。大写的ACK是控制位，在TCP报文头中有8个标志比特，也就是TCP报文头中有8位大小的数据是标志位，看一下TCP报文格式更好理解：它们中的多个可以同时被设置成1：CWR（Congestion Window Reduce）：拥塞窗口减少标志，用来表明它接收到了设置ECE标志的TCP包。并且，发送方收到消息之后，通过减小发送窗口的大小来降低发送速率。ECE（ECN Echo）：用来在TCP三次握手时表明一个TCP端是具备ECN功能的。在数据传输过程中，它也用来表明接收到的TCP包的IP头部的ECN被设置为 11，即网络线路拥堵。URG（Urgent）：表示本报文段中发送的数据是否包含紧急数据。URG=1时表示有紧急数据。当URG=1时，后面的紧急指针字段才有效。ACK：表示前面的确认号字段是否有效。ACK=1时表示有效。只有当 ACK=1时，前面的确认号字段才有效。TCP规定，连接建立后，ACK必须为 1。PSH（Push）：告诉对方收到该报文段后是否立即把数据推送给上层。如果值为1，表示应当立即把数据提交给上层，而不是缓存起来。RST：表示是否重置连接。如果RST=1，说明TCP连接出现了严重错误（如主机崩溃），必须释放连接，然后再重新建立连接。SYN：在建立连接时使用，用来同步序号。当SYN=1，ACK=0时，表示这是一个请求建立连接的报文段；当SYN=1，ACK=1时，表示对方同意建立连接。SYN=1时，说明这是一个请求建立连接或同意建立连接的报文。只有在前两次握手中SYN才为1。FIN：标记数据是否发送完毕。如果 FIN=1，表示数据已经发送完成，可以释放连接。这是大写的ACK，而小写的ack是确认序列号，和它一对的是seq即顺序序列号，也就是上图TCP报文格式中的Sequence Number和Acknowledgment Number。前面说了这么多只是为了区分TCP中的大写ACK和小写ack，也没其他方法就用大小写区分吧，本文关注的重点就是TCP中的seq和ack机制，通过它们实现了TCP的可靠性传输，当然TCP通过很多方面去保证了可靠性传输，这里seq和ack机制是防止数据丢失丢包的机制。顺序号seq：用来标识从TCP源端向TCP目的端发送的数据字节流，它表示在这个报文段中的第一个数据字节的顺序号。理解起来就是TCP用顺序号对每个字节进行计数。由上图TCP报文格式中可以看出序号是 32bit 的无符号数，序号到达 后又重新开始计数。当建立一个新的连接时，顺序号字段包含由这个主机选择的该连接的初始顺序号 ISN （ Initial Sequence Number ），也就是说seq并不一定是从0开始的，所以刚在画TCP三次握手的时候，写的seq=x，即使还没有数据传输，seq包含了ISN后就成了一个随机数，并不是0。确认号ack：理解起来就一句话，所期望收到的下一个顺序号seq。TCP为应用层提供全双工服务，这意味数据能在两个方向上独立地进行传输，也就是说服务端和客户端都可能成为数据接收或者数据发送的一端。数据发送端在发送TCP报文时，计算在本次seq计数内，之前所有发送的报文中数据长度之和是多少，也就是计数记到哪里了，这就是seq。然后再计算之前所有收到的报文中收到的数据长度之和是多少，这就是ack。需要注意的是seq和ack是分开计数的。需要注意的是，SYN和FIN的TCP报文传输虽然没有数据，但是数据长度算1，ACK的传输，数据长度算0。数据接收端收到TCP报文后，将这次报文中的seq取出来，和自己最后一次发送的ack对比，如果一致，则代表数据没有丢失，理解起来就是这次的顺序号和上次自己期望的顺序号一致嘛。如果不一致就说明有丢包发生。其实就是TCP用0~对每个字节进行计数，用下图举个例子解释一下：三个过程：1.A在发送某个TCP报文前，发现此时自己这边的seq计数已经到了x，那这次的报文中seq=x，也就是在一次seq计数内，该端之前所有发送的报文中数据长度之和为x。然后这次又在这个报文中携带了长度为100bit的数据。2.B在收到这个报文后，拿到报文中的seq=x，又拿到了长度为100bit的数据，然后回包的时候ack=x+100。意思是告诉B你已经发了x+100位的数据了，下次发包的时候别忘了把seq改成x+100。3.A收到B回的数据包后，拿到报文中的ack=x+100，然后和自己这边的计数着的seq一比对，如果一样，说明A发的B都收到了没问题，如果不一样，假如A一看自己这边的seq已经等于y了，也就是自己计数着的已经发送y位的数据了，可是听B的意思它才收到x+100位数据，丢包了呗。然后就是重发什么的是TCP的另外一些机制。TCP就是通过seq和ack机制去确认传输过程中有没有丢包现象，前面说在一次计数范围内，seq并不一定是从0开始的，可以当我们用Wireshark抓包时，上面显示的seq确实从0开始的，这是因为Wireshark等抓包软件为了让seq和ack展示更直观，自动帮我们减去了初始顺序号 ISN，当然也可以设置为直接展示真正的seq和ack，那就看着比较乱了，贴一张Wireshark处理后的seq和ack变化过程图： 图中前三步即TCP的三次握手，之后是数据传输。可以结合该图去更好的理解本文。

这个是TCP协议规定的，每个TCP连接建立的过程都有三个包就是三次握手。先发一个包过去问对方是不是正确的接受者，对方回复是，再发数据包，不是就丢掉。
通过三次握手

数据到达接收方，接收方需要发出一个确认应答，表示已经收到该数据段，并且确认序号会说明它下一次需要接受的数据序列号。 如果发送方迟迟未收到应答，那么可能是发送的数据丢失，也可能是确认应答丢失，这时发送方在等待一定时间后会进行重传，这个时间一般是2*RTT（报文往返时间）+一个偏差值。TCP会利用窗口控制来提高传输速度，意思是在一个窗口大小内，不用一定要等到应答才能发送下一段数据，窗口大小就是无需等待确认而可以继续发送的数据的最大值。如果不适用窗口控制，每一个未收到确认应答的数据都要重发。使用窗口控制，如果数据段1001-2000丢失，后面数据每次传输，确认应答都会不停地发送序号为1001的应答，表示我要接受1001开始的数据，发送端如果收到3次相同应答，就会立刻进行重发。但还有种情况可能是数据都收到了，但是有的应答丢失了，这种情况不会进行重发，因为发送端知道，如果数据段丢失，接收端不会放过它的，会疯狂向它提醒。如果把窗口定的很大，发送端连续发送大量的数据，可能会造成网络的拥堵，甚至造成网络的瘫痪。TCP为了防止这种情况而进行了拥塞控制。1.慢启动：定义拥塞窗口，一开始将该窗口的大小设为1，之后每次收到确认应答（经过一个RTT），将拥塞窗口大小*2.2.拥塞避免：设置慢启动阈值，一般开始都设为65536。拥塞避免是指当拥塞窗口大小达到这个阈值，拥塞窗口的值不再指数上升，而是加法增加(每次确认应答/每个RTT，拥塞窗口大小+1），一次来避免拥塞。将报文段的超时重传看作拥塞，则一旦发生超时重传，我们需要先将阈值设为当前窗口大小的一般，并且将窗口大小设为初值1，然后重新进入慢启动过程。3.快速重传：在遇到3次重复确认应答（告诉重发控制）时，代表收到了3个报文段，但是这之前的1个段丢失了，便对它进行立即重传。然后，先将阈值设为当前窗口大小的一般，然后将拥塞窗口大小设为慢启动阈值+3的大小。 这样可以达到：在TCP通信时，网络吞吐量呈现逐渐的上升，并且随着拥堵来降低吞吐量， 再进入慢慢上升的过程，网络不会轻易的发生瘫痪。

[TOC] 1. TCP可靠性的保证机制总结2. 网络基础：TCP协议-如何保证传输可靠性3. TCP协议的流量控制和拥塞控制4. TCP 的那些事儿（下）5. TCP拥塞控制：慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复TCP检验和的计算与UDP一样，在计算时要加上12byte的伪首部，检验范围包括TCP首部及数据部分，但是UDP的检验和字段为可选的，而TCP中是必须有的。计算方法为：在发送方将整个报文段分为多个16位的段，然后将所有段进行反码相加，将结果存放在检验和字段中，接收方用相同的方法进行计算，如最终结果为检验字段所有位是全1则正确（UDP中也是全为1则正确），否则存在错误。TCP将每个数据包都进行了编号，这就是序列号。序列号的作用：a、保证可靠性（当接收到的数据总少了某个序号的数据时，能马上知道）b、保证数据的按序到达c、提高效率，可实现多次发送，一次确认d、去除重复数据数据传输过程中的确认应答处理、重发控制以及重复控制等功能都可以通过序列号来实现TCP通过确认应答机制实现可靠的数据传输。在TCP的首部中有一个标志位——ACK，此标志位表示确认号是否有效。接收方对于按序到达的数据会进行确认，当标志位ACK=1时确认首部的确认字段有效。进行确认时，确认字段值表示这个值之前的数据都已经按序到达了。而发送方如果收到了已发送的数据的确认报文，则继续传输下一部分数据；而如果等待了一定时间还没有收到确认报文就会启动重传机制。当报文发出后在一定的时间内未收到接收方的确认，发送方就会进行重传（通常是在发出报文段后设定一个闹钟，到点了还没有收到应答则进行重传）。一种情况是发送包丢失了，其基本过程如下：另一种情况是ACK 丢失，过程如下：当接收方接收到重复的数据时就将其丢掉，重新发送ACK。而要识别出重复的数据，前面提到的序列号就起作用了。重传时间的确定：重传时间的确定：报文段发出到收到应答中间有一个报文段的往返时间RTT，显然超时重传时间RTO会略大于这个RTT，TCP会根据网络情况动态的计算RTT，即RTO是不断变化的。在Linux中，超时以500ms为单位进行控制，每次判定超时重发的超时时间都是500ms的整数倍。其规律为：如果重发一次仍得不到应答，就等待2 500ms后再进行重传，如果仍然得不到应答就等待4 500ms后重传，依次类推，以指数形式递增，重传次数累计到一定次数后，TCP认为网络或对端主机出现异常，就会强行关闭连接。连接管理机制即TCP建立连接时的三次握手和断开连接时的四次挥手。接收端处理数据的速度是有限的，如果发送方发送数据的速度过快，导致接收端的缓冲区满，而发送方继续发送，就会造成丢包，继而引起丢包重传等一系列连锁反应。因此TCP支持根据接收端的处理能力，来决定发送端的发送速度，这个机制叫做流量控制。在TCP报文段首部中有一个16位窗口长度，当接收端接收到发送方的数据后，在应答报文ACK中就将自身缓冲区的剩余大小，放入16窗口大小中。这个大小随数据传输情况而变，窗口越大，网络吞吐量越高，而一旦接收方发现自身的缓冲区快满了，就将窗口设置为更小的值通知发送方。如果缓冲区满，就将窗口置为0，发送方收到后就不再发送数据，但是需要定期发送一个窗口探测数据段，使接收端把窗口大小告诉发送端。注意：窗口大小不受16位窗口大小限制，在TCP首部40字节选项中还包含一个窗口扩大因子M，实际窗口大小是窗口字段的值左移M位。流量控制解决了两台主机之间因传送速率而可能引起的丢包问题，在一方面保证了TCP数据传送的可靠性。然而如果网络非常拥堵，此时再发送数据就会加重网络负担，那么发送的数据段很可能超过了最大生存时间也没有到达接收方，就会产生丢包问题。为此TCP引入慢启动机制，先发出少量数据，就像探路一样，先摸清当前的网络拥堵状态后，再决定按照多大的速度传送数据。此处引入一个拥塞窗口：发送开始时定义拥塞窗口大小为1；每次收到一个ACK应答，拥塞窗口加1；而在每次发送数据时，发送窗口取拥塞窗口与接送段接收窗口最小者。慢启动：在启动初期以指数增长方式增长；设置一个慢启动的阈值，当以指数增长达到阈值时就停止指数增长，按照线性增长方式增加；线性增长达到网络拥塞时立即“乘法减小”，拥塞窗口置回1，进行新一轮的“慢启动”，同时新一轮的阈值变为原来的一半。“慢启动”机制可用图表示：1）连接建好的开始先初始化cwnd = 1，表明可以传一个MSS大小的数据。2）每当收到一个ACK，cwnd++; 呈线性上升3）每当过了一个RTT，cwnd = cwnd*2; 呈指数让升4）还有一个ssthresh（slow start threshold），是一个上限，当cwnd >= ssthresh时，就会进入“拥塞避免算法”（后面会说这个算法）1）收到一个ACK时，cwnd = cwnd + 1/cwnd2）当每过一个RTT时，cwnd = cwnd + 1这样就可以避免增长过快导致网络拥塞，慢慢的增加调整到网络的最佳值。很明显，是一个线性上升的算法。当出现ack超时的时候，需要重传数据包。TCP认为这种情况太糟糕，反应也很强烈。快速重传在收到3个duplicate ACK时就开启重传(三次 ack 就认为丢包的原理见 关于TCP乱序和重传的问题 、 TCP 快速重传为什么是三次冗余 ACK )，而不用等到RTO超时。TCP Reno的实现是：快速重传和快速恢复算法一般同时使用。快速恢复算法是认为，你还有3个Duplicated Acks说明网络也不那么糟糕，所以没有必要像RTO超时那么强烈。 注意，正如前面所说，进入Fast Recovery之前，cwnd 和 sshthresh已被更新：然后，真正的Fast Recovery算法如下：cwnd = sshthresh+ 3 * MSS （3的意思是确认有3个数据包被收到了）重传Duplicated ACKs指定的数据包如果再收到 duplicated Acks，那么cwnd = cwnd +1如果收到了新的Ack，那么，cwnd = sshthresh ，然后就进入了拥塞避免的算法了。如果你仔细思考一下上面的这个算法，你就会知道，上面这个算法也有问题，那就是——它依赖于3个重复的Acks。注意，3个重复的Acks并不代表只丢了一个数据包，很有可能是丢了好多包。但这个算法只会重传一个，而剩下的那些包只能等到RTO超时，于是，进入了恶梦模式——超时一个窗口就减半一下，多个超时会超成TCP的传输速度呈级数下降，而且也不会触发Fast Recovery算法了。 通常来说，正如我们前面所说的，SACK或D-SACK的方法可以让Fast Recovery或Sender在做决定时更聪明一些，但是并不是所有的TCP的实现都支持SACK（SACK需要两端都支持），所以，需要一个没有SACK的解决方案。而通过SACK进行拥塞控制的算法是FACK（可参见 关于TCP乱序和重传的问题 ）