关于 TCP, 我学到什么
TCP 在不可靠的 IP 协议之上实现了可靠性，使得我们在开发上层应用时，不必关注网络传输的种种复杂性。可靠，指的是采用一系列技术来保障数据在发送方和接收方是一致的。我们了解下 TCP 如何实现可靠性。
信道不可靠
需要解决的问题是，数据在信道上传输时，不总是符合预期，例如出现以下情况：
- 损坏：发送 10，11，接收到 10，10
- 乱序：发送 10，11，接收到 11，10
- 丢失：发送 10，11，只接收到 10
- ……
我们看 TCP 是怎么解决这些问题的，学习它的做法，这可以作为一类问题的处理思路。
解决问题的办法其实写在了 TCP 报文头上，下面具体分析：
数据损坏
-
检验和机制：
Checksum用于校验报文是否在传输过程中发生了变化，计算方法：- 1.将报文中的
Checksum置零 - 2.基于整个报文(头部 + 数据部分)计算出
Checksum
- 1.将报文中的
接收方收到报文后，计算出 Checksum 并与报文中的 Checksum 对比。若一致，数据没有损坏。不一致，数据损坏，丢掉数据包。
乱序和冗余
- 字节编号机制：建立连接时，发送方和接收方各自初始化一个
seq(Seq...)值，并且让对方知道，这就是为什么 TCP 连接时需要三次握手。发送方每次发送数据，都是在自己前一次的seq值上加本报文的data字节数，得到本报文的seq值。接收方接收到多个报文后，按seq的值对所有数据包进行升序排列，就能得到有序的报文。并且接收方可以判断接收的数据包之间是否有间隔或冗余。
数据丢失
-
确认应答机制：接收方收到发送方的报文后，将
ack(Ack)传递给对方，ack的值表示接收方期望收到的下一次seq值。ack的计算与发送方报文的ack，ACK无关(对"确认"进行再确认无意义，在不可靠的信道上，双方不可能达成一致性确认，两军问题 )，这下再看 TCP 三次握手的图就清晰多了。 -
超时重传机制：报文在信道中丢失了，发送方就收不到对方的
ack。发送方在发送报文后，启用定时器(RTO)。一定时间没有返回就重传报文，就要知道报文在两方的往返时间(RTT)，根据RTT设计RTO。而RTT实际上是波动的，当RTO < RTT时，就造成了数据冗余。 -
快速重传机制：以数据驱动重传，例如发送方发送了
seq=1、seq=2、seq=3、seq=4的报文，其中seq=1的报文丢失了，发送方会收到三个连续的ack=1，此时就触发快速重传机制，重传seq=1。
基本可靠
上面的设计在简单场景中是基本可靠的，即确保了字节流在通信双方完全相同。在复杂的场景中，TCP 还有很多其他的机制来实现可靠性。例如，造成数据丢失的原因有很多：
-
发送方对数据的处理效率高于接收方，接收方达到处理能力极限，而发送方无法感知，依然大量传递数据，就造成了数据丢失。(流量太快)
-
发送太多的数据造成数据在信道中过于拥堵，也会造成数据丢失。(流量太多)
这两种情况都会触发 TCP 的重传机制，而重传只会丢失更多数据，应对这两种情况，我们需要更多的机制：
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流量控制机制：找到 TCP 两方中效率低的一方一次能处理的数据峰值，用
Window表示，发送方根据Window的大小发送数据包，直到接收方收到所有数据包再进行下一次数据发送。 -
拥塞控制机制：找到信道一次能容纳的数据峰值，具体的实现涉及很多复杂的算法。
可靠性其实是一个很大的话题，有很多细节值得深究，本文只是让读者对可靠性有个基本的认识。
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