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Contents
  1. 1. 连接建立
  2. 2. 发送数据
    1. 2.1. 特殊字段
    2. 2.2. 面向字节流
  3. 3. 连接释放
  4. 4. 后记

要理解TCP的连接和断开其实不难，需要自己代入情境，如果是你来设计网络协议你会如何做。

连接建立

情况： 通信质量无法保障（IP层的不可靠性）的情况下，如何保证两者可靠通信。

  1. A: 在家吗，我想过来玩？[SYN]
  2. B: 在，你过来吧。[SYN,ACK]
  3. A: 好的。[ACK]
  4. （完成）A出发…

　　所谓三次握手，其实是发了三次包，代表一次握手过程中的三个步骤而已。

　　如果少了第三步，可以出现什么情况？因为通信糟糕（TCP设计于70年代，网络确实也较差），A有未收到答复2的可能性，那么B就无法确定A会不会来，只能一直等待(syn flood 攻击)。如果有第三步，系统可以设置较短的等待时间，过时不候。而如果设计上就没第三步，那么等于服务器收到请求即建立连接，这样会造成很多不必要的消耗。

　　其实3完成也还有不确定性，因为B没有对此作回复，所以B可能未收到，从而连接未建立，那么A过去就会被拒之门外，但关系不大，重新发起请求就行了。

　　或者也可以这么理解：

1 B收到A的SYN，B知道了A-->B可达
2 A收到B回复的SYN ACK，A知道了A-->B,B-->A可达
3 B收到A的ACK， B知道B-->A可达

也就是说如果少了第三步，B无法知道B-->A线路的可用性，而三步是双方都能确认双向可达性的最少步骤。

发送数据

　　当然仅靠握手还无法保证TCP的可靠性，于是就有seq和ack编号，来对每个数据块作确认，为了提高效率引入了pipeline思想，多线程同步发送，为了保障效率和控制拥塞又引入了window。

　　上图中TCP建立之后，就开始HTTP的GET操作，注意下文的TCP segment len : 140 ，此次GET操作传送的载荷是140Byte，所以紧接的回复ACK号是141，意为接下来准备接收从141字节起始的内容。

　　所以接下来的下一个GET，其SEQ为141。

　　所以数据传送期间，SEQ就是上次对方发送的ACK号，而ACK则是上次对方发送的SEQ+数据Length

特殊字段

　　TCP设计了一些十分有用的标识位，比如URG紧急，远程发出中断指令时可使用，配合紧急指针字段，指令将立即加入到缓存队列的最前端。

　　与之对应的是PSH推送，它代表对方收到此报文后应该立即交付应用层，而不是在缓冲中排队。注意这里没有相应的定位指针，因为PUSH总是单独创建的报文段。

　　可以看到HTTP GET使用了PSH，以便Server能更快地响应。之后的302回复也使用了PSH。

面向字节流

　　TCP没有protoTypea或者类似etherType的标志位，虽然会对数据分块，但是也没有类似IP那样的分片标志。因为TCP是面向字节流的，对PDU的内容不关心，由上层应用去解析。

　　Server对二次GET的响应内容较长，使用了多个TCP包来传送，可以看到client没有再逐个ACK。
　　Server发送数据期间，Client只收不发，所以Server方报文的ACK一直不变，而client的ACK号相应增加。

　　另外如果检查TCP的PDU(第一个segment)，可以发现其内容直接就是：

1
2
3
4
5
HTTP/1.1 200 OK
Server: nginx
Date: Mon, 27 Apr 2015 02:51:14 GMT
Content-Type: text/html; charset=utf-8
.......

　　下图中TCP头部以后，数据段起始前四字节，数值为0x48 0x54 0x54 0x50

　　0x48 0x54 0x54 0x50对应ascii就是HTTP

连接释放

TCP连接的释放过程比建立复杂一些，因为TCP是双工的，所以包含两个过程

  1. A数据传送完成，提出断开请求
  2. B确认（此时A—》B方向断开，但是B—》A依然畅通）
  3. B在己方数据传输完成后，(虽然此例中没有再传输数据，但是B是可以继续向A发数据的)也提出断开请求，
  4. A确认
  5. 至此完全断开

可以看到期间ACK一直是置位的，因为协议规定连接存续期间ACK为1。

后记

当然TCP远不止上面提到的那么简单，为了在不确定交付的IP上构建可靠连接，TCP设计了许多巧妙的机制，比如说它的状态机，它的和重传机制，想再一步深入推荐TCP的那些事儿,文章不长，但是信息量却是很大的。

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  1. 1. 连接建立
  2. 2. 发送数据
    1. 2.1. 特殊字段
    2. 2.2. 面向字节流
  3. 3. 连接释放
  4. 4. 后记