第11讲 | TCP协议（上）：因性恶而复杂，先恶后善反轻松
刘超
该思维导图由 AI 生成，仅供参考
上一节，我们讲的 UDP，基本上包括了传输层所必须的端口字段。它就像我们小时候一样简单，相信“网之初，性本善，不丢包，不乱序”。
后来呢，我们都慢慢长大，了解了社会的残酷，变得复杂而成熟，就像 TCP 协议一样。它之所以这么复杂，那是因为它秉承的是“性恶论”。它天然认为网络环境是恶劣的，丢包、乱序、重传，拥塞都是常有的事情，一言不合就可能送达不了，因而要从算法层面来保证可靠性。
TCP 包头格式
我们先来看 TCP 头的格式。从这个图上可以看出，它比 UDP 复杂得多。
首先，源端口号和目标端口号是不可少的，这一点和 UDP 是一样的。如果没有这两个端口号。数据就不知道应该发给哪个应用。
接下来是包的序号。为什么要给包编号呢？当然是为了解决乱序的问题。不编好号怎么确认哪个应该先来，哪个应该后到呢。编号是为了解决乱序问题。既然是社会老司机，做事当然要稳重，一件件来，面临再复杂的情况，也临危不乱。
还应该有的就是确认序号。发出去的包应该有确认，要不然我怎么知道对方有没有收到呢？如果没有收到就应该重新发送，直到送达。这个可以解决不丢包的问题。作为老司机，做事当然要靠谱，答应了就要做到，暂时做不到也要有个回复。
TCP 是靠谱的协议，但是这不能说明它面临的网络环境好。从 IP 层面来讲，如果网络状况的确那么差，是没有任何可靠性保证的，而作为 IP 的上一层 TCP 也无能为力，唯一能做的就是更加努力，不断重传，通过各种算法保证。也就是说，对于 TCP 来讲，IP 层你丢不丢包，我管不着，但是我在我的层面上，会努力保证可靠性。
公开
同步至部落
取消
完成
0/2000
荧光笔
直线
曲线笔记
复制
AI
- 深入了解
- 翻译
- 解释
- 总结
TCP协议是网络传输中的重要协议，通过对TCP包头格式的解析，展现了TCP协议的复杂性和可靠性保证。TCP协议通过包序号、确认序号、状态位、窗口大小等机制，解决了乱序、丢包、连接维护、流量控制和拥塞控制等问题。文章以幽默的比喻和生动的描述，将TCP协议比喻为“社会老司机”，强调了TCP协议在面对恶劣网络环境时的稳重、靠谱和自我控制的特点。总之，TCP协议的复杂性源于其对网络环境的悲观认知，但通过各种算法和机制的努力，保证了数据传输的可靠性和稳定性。读者通过本文可以快速了解TCP协议的重要特点和工作原理，对网络传输有更深入的理解。文章通过幽默的比喻和生动的描述，将TCP协议的复杂性和可靠性保证展现得淋漓尽致。TCP协议通过包序号、确认序号、状态位、窗口大小等机制，解决了乱序、丢包、连接维护、流量控制和拥塞控制等问题。TCP协议的复杂性源于其对网络环境的悲观认知，但通过各种算法和机制的努力，保证了数据传输的可靠性和稳定性。通过本文，读者可以快速了解TCP协议的重要特点和工作原理，对网络传输有更深入的理解。
仅可试看部分内容，如需阅读全部内容，请付费购买文章所属专栏
《趣谈网络协议》，新⼈⾸单¥68
《趣谈网络协议》，新⼈⾸单¥68
立即购买
© 版权归极客邦科技所有，未经许可不得传播售卖。 页面已增加防盗追踪，如有侵权极客邦将依法追究其法律责任。
登录 后留言
全部留言(191)
- 最新
- 精选
code4j置顶老师您好，昨天阿里云出故障，恢复后，我们调用阿里云服务的时后出现了调用出异常 connection reset。netstat看了下这个ip发现都是timewait，链接不多，但是始终无法连接放对方的服务。按照今天的内容，难道是我的程序关闭主动关闭链接后没有发出最后的ack吗？之前都没有问题，很不解2018-06-28958
进阶的码农置顶状态机图里的不加粗虚线看不懂什么意思 麻烦老师点拨下作者回复: 其他非主流过程
2018-06-1123
Lin旧书不厌百回读，熟读深思子自知啊。 再一次认识下TCP这位老司机，这可能是我读过的最好懂的讲TCP的文章了。同时有了一个很爽的触点，我发现但凡复杂点儿的东西，状态数据都复杂很多。还有一个，也是最重要的，我从TCP中再一次认识到了一个做人的道理，像孔子说的：“不怨天，不尤人”。人与人相处，主要是“我，你，我和你的关系”这三个处理对象，“你”这个我管不了，“我”的成长亦需要时间，我想到的是“我和你的关系”，这个状态的维护，如果能“无尤”，即不抱怨。有时候自己做多点儿，更靠谱点，那人和人的这个连接不是会更靠谱么？这可能是我从TCP这儿学到的最棒的东西了。 感谢老师的讲解，让我有了新的想法和收获。作者回复: 赞
2018-09-238132
灯盖流量控制是照顾通信对象 拥塞控制是照顾通信环境作者回复: 这个总结好
2019-05-133123
krugle流量控制和拥塞控制什么区别作者回复: 一个是对另一端的，一个是针对网络的
2018-08-173116- monkay如果是建立链接了，数据传输过程链接断了，客户端和服务器端各自会是什么状态？ 或者我可以这样理解么，所谓的链接根本是不存在的，双方握手之后，数据传输还是跟udp一样，只是tcp在维护顺序、流量之类的控制
作者回复: 是的，连接就是两端的状态维护，中间过程没有所谓的连接，一旦传输失败，一端收到消息，才知道状态的变化
2018-06-11586 
Adolph为什么要四次挥手 任何一方都可以在数据传送结束后发出连接释放的通知，待对方确认后进入半关闭状态。当另一方也没有数据再发送的时候，则发出连接释放通知，对方确认后就完全关闭了TCP连接。 举个例子：A 和 B 打电话，通话即将结束后，A 说“我没啥要说的了”，B回答“我知道了”，但是 B 可能还会有要说的话，A 不能要求 B 跟着自己的节奏结束通话，于是 B 可能又巴拉巴拉说了一通，最后 B 说“我说完了”，A 回答“知道了”，这样通话才算结束。作者回复: 是的
2019-03-27658
麋鹿在泛舟多谢分享，精彩。扫除了我之前很多的疑问。tcp连接的断开比建立复杂一些，本质上是因为资源的申请（初始化）本身就比资源的释放简单，以c++为例，构造函数初始化对象很简单，而析构函数则要考虑所有资源安全有序的释放，tcp断连时序中除了断开这一重要动作，另外重要的潜台词是“我要断开连接了 你感觉把收尾工作做了”作者回复: 谢谢
2018-06-11246- 麋鹿在泛舟评论区不能互评，如下两个问题是我的看法，不对请指出 多谢 我们做一个基于tcp的“物联网”应用（中国移动网络），如上面所说tcp层面已经会自动重传数据了，业务层面上还有必要再重传吗？如果是的话，业务需要多久重传一次？ --- TCP的重传是网络层面和粒度的，业务层面需要看具体业务，比如发送失败可能对端在重启，一个重启时间是1min，那就没有必要每秒都发送检测啊. 1、‘序号的起始序号随时间变化，...重复需要4个多小时’，老师这个重复时间怎么计算出来的呢？每4ms加1，如果有两个TCP链接都在这个4ms内建立，是不是就是相同的起始序列号呢。 答:序号的随时间变化，主要是为了区分同一个链接发送序号混淆的问题，两个链接的话，端口或者IP肯定都不一样了.2、报文最大生存时间（MSL）和IP协议的路由条数（TTL）什么关系呢，报文当前耗时怎么计算？TCP层有存储相应时间？ 答:都和报文生存有关，前者是时间维度的概念，后者是经过路由跳数，不是时间单位.
作者回复: 赞
2018-06-14342 
李小四网络_11 读完今天呢内容后，有一个强烈的感受：技术的细节非常生动。 之前对于TCP的感知就是简单的“三次握手”，“四次挥手”，觉得自己掌握了精髓，但随便一个问题就懵了，比如， - 客户端什么时候建立连接？ > 根据以前的认知，会以为是“三次握手”后，双方同时建立连接。很显然是做不到的，客户端不知道“应答的应答”有没有到达，以及什么时候到达。。。 - 客户端什么时候断开连接？ > 不仔细思考的话，就会说“四次挥手”之后喽，但事实上，客户端发出最后的应答(第四次“挥手”)后，永远无法知道有没有到达。于是有了2MSL的等待，在不确定的网络中，把问题最大程度地解决。 TCP的状态机，以及很多的设计细节，都是为了解决不稳定的网络问题，让我们看到了在无法改变不稳定的底层网络时，人类的智慧是如果建立一个基本可靠稳定的网络的。作者回复: 赞
2019-08-07527
收起评论
