TCP协议的报文格式
TCP协议有连接，可靠性传输，面向字节流，全双工。
他的数据格式如图：
根据他的数据格式，在这里我们只知道 16位源端口号（表示客户端这里的端口号），16位目的端口号（服务器这边的端口号），还有16位校验和（这里在UDP中的校验和是一样的）。
这里的选项其实就是 “可选” 或 “不选”，没有更加深层的含义。
在这里学习之前我们只能了解到这几个，在后面介绍10大机制的时候会一一介绍。
TCP的十个核心机制
（1） 确认应答。
确认应答这种机制其实是为了保障，TCP协议可靠传输的这种特性。
那么怎么确认应答的呢？
当客户端A，发送过来一个数据的时候。服务端B，这里不会立马给出响应，而是先发送一个，ack这样的报文，告知A，已确认收到。这里的ACK其实就是上面，保留位的其中之一。
那么在这里我们就需要考虑一个问题，当A一起发送两个数据的时候，那么，B这边是如何保证发送的ack报文，是怎么一一对应的呢？
因此在这里我们的TCP协议，包含确认序列号，当A每次发数据的时候都会进行编号，B返回的时候，就会根据这个序列号，来进行一一对应。
此处的序列号，也就是上述TCP报文格式中的32位序列号和32位确认序列号。
如图：
（2）超时重传。
这里我们先考虑一个问题。当我们客户端A，发送数据包是，经过中间的层层传输，还未传给服务端B的时候，突然丢包了怎么办？此时，A就不会收到B这边的应答报文。
这里我们就会触发，超时重传。意思就是：等了一会没有A，还没有收到，B这边的ack报文，此时，A就会再发一遍数据。
如图：
还有情况是当B这边返回的ack报文，丢包了怎么办？考虑，超时重传，此时A会再次重新发送一次数据，这种很明显时很不合理的。
如图：
就如上述图中所说的，当发生在转账的时候，A就会发起两次充值，而B只返回一次。此时就是一个非常糟糕的事情。
那么在这里我们怎么解决呢？
其实在操作系统中，存在一种数据结构， “接收缓冲区” 类似于阻塞队列这种结构。每当B收到A发到的数据之后，B的这种数据结构会根据序列号，对数据进行排序，序列小的在前序列大的在后。
如图：
当重传多次还未成功怎么办？
如果多次尝试了还未成功此时，就会重置连接，通过复写报文，“RST报文” 来重置连接，也是上述保留位的其中之一。
（3）连接管理。
建立连接的流程：三次握手。
断开连接的流程：四次挥手。
在握手和挥手的过程中，传输的网络数据包，不携带任何的业务上的数据。
三次握手
三次握手形象的表现，其实就是投石问路，传输的数据仅起到的作用，就是确保网络传输通畅，不携带，任何的业务逻辑数据。
建立连接，其实就是通信双方，各自保存对端的信息。
具体完成上述的过程，需要进行三次网路的交互。
如图：
其实上图中的，流程一共进行了三次的交互，只是中间的两次交互，ACK和SYN两个和成了一个数据包了。
这里的SYN也是6个标志位的其中之一，其实是synchronize 的缩写，这里是同步的意思。
那么这里问什么要各自发送syn呢？
当客户端A发送数据后，服务端B返回给A一个ack报文，此时B再给A一个syn确定A的接收能力是否正常。只有这样才能确保通信双方，网络通信正常。
三次握手的过程中还需要，协商一些重要的参数。
在这里序列号往往不是从一开始的，而是通信双方通过协商确定的。
三次握手主要意义三个方面：
1.投石问路，确定通信双方路径是畅通的。
2.验证双方的发送能力和接收能力。
3.协商必要的参数，比如起始序号等。
补充如图：
四次挥手
如图：
这里的四次挥手，不一定是客户端先发出的，也可能是服务端。三次握手，一定是客户端先发出的的。
那么啥叫断开连接？就是通信双方，都把各自的信息都给删了。
这里的FIN（结束报文）其实也是6个标志位之一，就是finally的缩写。
这里，四次挥手中，中间的两次通信是否可以合并？
常规情况下是不可以合并的，再特殊的情况下可以合并。
那么为什么不能合并呢？
三次握手过程中，syn和ack都是内核自动控制发送的（其实是同一时机），因此可以合并。
如图：
TCP状态如图：
（4）滑动窗口。
滑动窗口是提高传输速率的机制。
当我们不引入滑动窗口时 如图：
引入滑动窗口时，如图：
如图中所示，引入滑动窗口会大大提高传输效率。
当上述A，发送的1001-2000的序列号的数据，此时B发送这一序列号的报文丢失了怎么办呢？
其实这种情况完全不用担心，因为，此时ack丢包了，但是数据已经收到了，后面当B返回给A一个序列号位3001的ack，A就会默认小于3001 的数据B已经全部收到了。
那么，在这里A发送的数据报直接丢失了怎么办？例如：1000-2000 的数据丢失了。
如图：
当丢失了之后，此时B会一直返回1001序列号的应答报文，一直向A索要，等待A发送了之后，B就会返回，已经接收到的应答报文，如图中的7001序列号的报文。
如图B的结构：
（5）流量控制。
这里的流量控制，其实就是控制的窗口的大小，来控制发送方的速度。
具体是怎么控制的呢？
如图：
还有就是，上述的TCP报文格式中的 “选项” ，包含窗口扩展因子，可以控制窗口的大小。
（6）拥塞控制。
这里的拥塞控制是站在，接收方的角度，来控制发送方的发送速度。
就是当发送方以较慢的速度发送数据时，经过中间的链路节点的时候，未发生丢包的现象，此时A会提升窗口的大小，加快速度。相同的道理，当丢包严重时，A会降低窗口的大小，来降低A的发送速度。
（7）延时应答。
延时应答：ack不会立刻返回，而是等一段时间。
为什么要延时？目的，提升传输的效率。
延时，就是为了，给应用程序，腾出来更多的消费时间。
以次，来提高窗口的大小，提升传输的效率。
（8）捎带应答。
这是建立在延时应答的基础上，来提升速率的机制。
捎带应答在生活中也很常见，比如，叫室友帮忙带个东西等，这种都是。
日常开发中，客户端与服务端都是一问一答的情况。
如图：
如图上述所示，我们就可以把ack和响应合成一次传输，来提高传输的效率。
（9）面向字节流。
在字节流读取数据的时候，经常会发生一种问题 “粘包问题” 。就是发送的各种数据包，读取的时候，分不清结束每个数据包的初始和结束。
此时我们可以次啊用（1）使用分隔符 （2)约定包的长度 来解决以上问题。
如图：
（10）异常情况
1）其中某一个进程，突然崩溃了。
不论是进程崩溃，正常结束，操作系统都会回收对应的PCB，可以释放里面的文件描述符表，也就相当于调用了close。这里的4次挥手也能挥完。
2）某个主机关机了（正常流程的关机）。
这里和第一种情况一样，进程结束之后，进行4次挥手。
3）某个主机电源掉电。
如图例子：
B向A，发送一个心跳包，如果A没挂，就会发回一个ack，若A挂了，发送多次之后，仍没有回应，此时B就会单方面删除A的信息。
4）网线断开。
如图所示：
以上的10中机制，是面试的重点，一定要掌握。
