一、TCP协议简介
TCP“人如其名”，是对“传输、发送、通信”进行“控制”的“协议”。TCP与UDP的区别相当大。它充分地实现了数据传输时各种控制功能，可以进行丢包时的重发控制，还可以对次序乱掉的分包进行顺序控制。而这些在UDP中都没有。此外，TCP作为一种面向有连接的协议，只有在确认通信对端存在时才会发送数据，从而可以控制通信流量的浪费。
二、TCP的特点及其目的
- TCP的特点是可靠传输，为了通过IP数据报实现可靠性传输，需要考虑很多事情，例如数据的破坏、丢包、重复以及分片顺序混乱等问軌如不能解决这些问题，也就无从谈起可靠传输。
- TCP通过检验和、序列号、确认应答、重发控制、连接管理以及窗口控制等机制实现可靠性传输。
三、通过序列号与确认应答实现高可靠性
- 在TCP中，当发送端的数据到达接收主机时，接收端主机会返回一个已收到消息的通知。这个消息叫做确认应答（ACK）。
- TCP通过肯定的确认应答（ACK）实现可靠的数据传输。当发送端将数据发出之后会等待对端的确认应答。如果有确认应答，说明数据已经成功到达对端。反之，则数据丢失的可能性很大。
如果在一定时间内没有等到确认应答，发送端就可以认为数据已经丢失，并进行重发。由此，即使产生了丢包，仍然能够保证数据能够到达对端,实现可靠传输。
- 未收到确认应答并不意味着数据一定丢失。也有可能是数据对方已经收到,只是返回的确认应答在途中丢失。这种情况也会导致发送端因没有收到确认应答,而认为数据没有到达目的地，从而进行重新发送。
- 此外，也有可能因为一些其他原因导致确认应答延迟到达，在源主机重发数据以后才到达的情况也履见不鲜。此时，源发送主机只要按照机制重发数据即可。但是对于目标主机来说，这简直是一种“灾难”。它会反复收到相同的数据。而为了对上层应用提供可靠的传输，必须得放弃重复的数据包。为此，就必须引入一种机制，它能够识别是否巳经接收数据，又能够判断是否需要接收。
- 上述这些确认应答处理、重发控制以及重复控制等功能都可以通过序列号实现。序列号是按顺序给发送数据的每一个字节（8位字节）都标上号码的编号接收端査询接收数据TCP首部中的序列号和数据的长度，将自己下一步应该接收的序号作为确认应答返送回去。就这样，通过序列号和确认应答号，TCP可以实现可靠传输。
四、重发超时如何确定
- 重发超时是指在重发数据之前，等待确认应答到来的那个特定时间间隔。如果超过了这个时间仍未收到确认应答，发送端将进行数据重发。那么这个重发超时的具体时间长度又是如何确定的呢？
- 最理想的是，找到一个最小时间，它能保证“确认应答一定能在这个时间内返回”。然而这个时间长短随着数据包途径的网络环境的不同而有所变化。例如在高速的LAN中时间相对较短，而在长距离的通信当中应该比LAN要长一些。即使是在同一个网络中，根据不同时段的网络拥堵程度时间的长短也会发生变化。
- TCP要求不论处在何种网络环境下都要提供高性能通信，并且无论网络拥堵情况发生何种变化，都必须保持这一特性。为此，它在每次发包时都会计算往返时间及其偏差将这个往返时间和偏差相加重发超时的时间，就是比这个总和要稍大一点的值。
- 重发超时的讨律既要考虑往返时间又要考虑偏差是有其原因。根据网络环境的不同往返时间可能会产生大幅度的摇摆，之所以发生这种情况是因为数据包的分段是经过不同线路到达的。TCP/IP的目的是即使在这种环境下也要进行控制，尽量不要浪费网络流量。
- 在BSD的Unix以及Windows系统中，超时都以0.5秒为单位进行控制，因此重发超时都是0.5秒的整数倍二 不过，由于最初的数据包还不知道往返时间，所以其重发超时一般设置为6秒左右。
- 数据被重发之后若还是收不到确认应答，则进行再次发送。此时，等待确认应答的时间将会以2倍、4倍的指数函数延长。
- 此外，数据也不会被无限、反复地重发。达到一定重发次数之后，如果仍没有任何确认应答返回，就会判断为网络或对端主机发生了异常，强制关闭连接。并且通知应用通信异常强行终止。
五、连接管理（三次握手、四次挥手）
- TCP提供面向有连接的通信传输。面向有连接是指在数据通信开始之前先做好通信两端之间的准备工作。
- UDP是一种面向无连接的通信协议，因此不检査对端是否可以通信，直接将UDP包发送出去。TCP与此相反，它会在数据通信之前，通过TCP首部发送一个SYN包作为建立连接的请求等待确认应答如果对端发来确认应答，则认为可以进行数据通信。如果对端的确认应答未能到达，就不会进行数据通信。此外,
在通信结束时会进行断开连接的处理（FIN包）。 - 可以使用TCP首部用于控制的字段来管理TCP连接。一个连接的建立与断开，正常过程至少需要来回发送7个包才能完成。
六、TCP以段为单位发送数据
- 在建立TCP连接的同时，也可以确定发送数据包的单位，我们也可以称其为“最大消息长度” (MSS； Maximum Segment Size) 。最理想的情况是，最大消息长度正好是IP中不会被分片处理的最大数据长度。
- TCP在传送大量数据时，是以MSS的大小将数据进行分割发送。进行重发时也是以MSS为单位。
- MSS是在三次握手的时候，在两端主机之间被计算得出。两端的主机在发出建立连接的请求时，会在TCP首部中写入MSS选项，告诉对方自己的接口能够适应的MSS的大小。 然后会在两者之间选择一个较小的值投入使用。
其实TCP还有一些重要的特性来提高传输速率（滑动窗口），以及TCP首部的介绍将在后面继续介绍，这篇博客其实就是抄书，不过TCP就是这么重要~
参考文献《图解TCP/IP》
