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+TCP 的构成
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+#### 目录
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+1. 前言
+2. 三次握手
+3. 拥塞预防及控制
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+#### 前言
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+因特网有两个核心协议：TCP 和 IP。IP，即因特网协议，负责联网主机之间的路由选择和寻址；TCP，即传输控制协议，负责在不可靠的传输信道之上提供可靠地抽象层。
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+TCP 负责在不可靠的传输信道之上提供可靠的抽象层，向应用层隐藏了大多数网络通信的复杂细节，比如丢包重发、按序发送、拥塞控制及避免、数据完整，等等。采用 TCP 数据流可以确保发送的所有字节能够完整的被接收到，而且到达客户端的顺序也一样。也就是说，TCP 专门为精确传送做了优化，但并未过多顾及时间，这一点也给优化浏览器 Web 性能带来了挑战。
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+HTTP 标准并未规定 TCP 就是唯一的传输协议。如果你愿意，还可以通过 UDP（用户数据报协议）或者其他可用协议来发送 HTTP 消息。但在现实当中，由于 TCP 提供了很多有用的功能，几乎所有 HTTP 流量都是通过 TCP 传送的。
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+####  三次握手
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+所有 TCP 连接一开始都要经过三次握手。客户端与服务器在交换应用数据之前，必须就起始分组序列号，以及其他一些连接相关的细节达成一致。出于安全考虑，序列号由两端随机生成。
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+![](https://i.loli.net/2019/06/18/5d087dcb28ff059341.png)
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+* SYN
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+  客户端选择一个随机序列号 x，并发送一个 SYN 分组，其中可能还包括其他 TCP 标志和选项。
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+* SYN ACK
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+  服务器给 x 加 1，并选择自己的一个随机序列号 y，追加自己的标志和选项，然后返回响应。
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+* ACK
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+  客户端给 x 和 y 加 1 并发送握手期间的最后一个 ACK 分组。
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+三次握手完成后，客户端与服务器之间就可以通信了。客户端可以在发送 ACK 分组之后立即发送数据，而服务器必须等接收到 ACK 分组之后才能发送数据。这个启动通信的过程适用于所有 TCP 连接，因此对所有使用 TCP 的应用具有非常大的性能影响，因为每次传输应用数据之前，都必须经历一次完整的往返。
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+举个例子，如果客户端在纽约，服务器在伦敦，要通过光纤启动一次新的 TCP 连接，光三次握手至少要花 56 ms；向伦敦发送分组需要 28 ms，响应发回纽约又要 28 ms。在此，连接的带宽对时间没有影响，延迟完全取决于客户端和服务器之间的往返时间，这其中主要是纽约到伦敦之间的传输时间。
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+三次握手带来的延迟使得每创建一个新的 TCP 连接都要付出很大代价。而这也决定了提高 TCP 应用性能的关键，在于想办法重用连接。
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+> TCP 快速打开
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+> 遗憾的是，连接不是想重用就可以重用的。事实上，由于非常短的 TCP 连接在互联网上随处可见，握手阶段已经成为影响网络总延迟的一个重要因素。为解决这个问题，人们正在积极寻找各种方案，其中 TFO（TCP Fast Open，TCP 快速打开）就是这样一种机制，致力于减少新建 TCP 连接带来的性能损失。
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+> Linux 3.7 及之后的内核已经在客户端和服务器中支持 TFO，因此成为了客户端和服务器操作系统选型的有力候选方案。即使如此，TFO 并不能解决所有问题。它虽然有助于减少三次握手的往返时间，但却只能在某些情况下有效。比如，随同 SYN 分组一起发送的数据净荷有最大尺寸限制、只能发送某些类型的 HTTP 请求，以及由于依赖加密 cookie，只能应用于重复的连接。
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+#### 阻塞预防及控制
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+1984 年初，John Nagle 提到了一个被称为 “拥塞崩溃” 的现象，这个现象会影响节点间带宽容量不对称的任何网络：可能是往返时间超过了所有主机的最大中断间隔，于是相应的主机会在网络中制造越来越多的数据报副本，使得整个网络陷入瘫痪。最终，所有交换节点的缓冲区都将被填满，多出来的分组必须删掉。目前的分组往返时间已经设定为最大值。主机会把每个分组都发送好几次，结果每个分组的某个副本会抵达目标，这就是拥塞崩溃。
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+为了解决这些问题，TCP 加入了很多机制，以便控制双向发送数据的速度，比如流量控制、阻塞控制和拥塞预防机制。
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+##### 流量控制
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+流量控制是一种预防发送端过多向接收端发送数据的机制。否则，接收端可能因为忙碌、负载重或缓冲区既定而无法处理。为实现流量控制，TCP 连接的每一方都要通告自己的接收窗口（rwnd），其中包含能够保存数据的缓冲区空间大小信息。
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+![](https://i.loli.net/2019/06/18/5d0885677bcb877502.png)
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+第一次建立连接时，两端都会使用自身系统的默认设置来发送 rwnd。浏览网页通过主要是从服务器向客户端下载数据，因此客户端窗口更可能成为瓶颈。然后，如果是在上传图片或视频，即客户端向服务端传送大量数据时，服务器的接收窗口又可能成为制约因素。
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+不管怎样，如果其中一端跟不上数据传输，那它可以向发送端通告一个较小的窗口。假如窗口为零，则意味着必须由应用层先清空缓冲区，才能再接收剩余数据，这个过程贯穿于每个 TCP 连接的整个生命周期：每个 ACK 分组都会携带相应的最新的 rwnd 值，以便两端动态调整数据流速，使之适应发送端和接收端的容量及处理能力。
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+##### 慢启动
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+尽管 TCP 有了流量控制机制，但网络拥塞崩溃仍然在 1980 年代中后期浮出水面。流量控制确实可以防止发送端向接收端过多发送数据，但却没有机制预防任何一端向潜在网络过多发送数据。换句话说，发送端和接收端在连接建立之初，谁也不知道可用带宽是多少，因此需要一个估算机制，然后还要根据网络中不断变化的条件而动态改变速度。
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+要说明这种动态适应机制的好处，可以想象你在家观看一个大型的流视频。视频服务器会尽最大努力根据你的下行连接提供最高品质信息。而此时，你家里又有人打开一个新连接下载某个软件的升级包。可供视频流使用的下行带宽一下子少了很多，视频服务器必须调整它的发送速度。否则，如果继续保持同样的速度，那么数据很快就会在某个中间的网关越积越多，最终会导致分组被删除，从而降低网络传输效率。
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