最近换工作，面试发现很多公司都爱问 TCP 协议，所以根据自己的理解总结了一份手记仅供面试使用。
TCP 是一种什么协议
TCP 是一种建立在 IP 协议上的面向连接、可靠、基于流的传输协议
TCP 三次握手流程
- 客户端生成 ISN，SYN 到服务器
- 服务器生成 ISN，SYN 和 ACK 到客户端
- 客户端 ACK 到服务器，可以携带数据
TCP 的三次握手原因
- 确认双方收发能力
- 同步双方的序列号和窗口大小,用于后续的数据传输可靠性和有序性
- 阻止重复的历史连接，如果旧的 SYN 比新的 SYN 先到，客户端在第三次握手的时候就通过 seq 可以知道是旧的 SYN，可以直接发 RST 来终止连接 （解释为什么不是两次）
TCP 四次挥手流程
- 客户端发送 FIN FIN_WAIT1
- 服务端发送 ACK(服务端不再接收新的数据) TIME_WAIT
- 客户端收到 ACK(客户端不再发送新的数据) FIN_WAIT2
- 服务端处理完数据发送 FIN
- 客户端 ACK CLOSE_WAIT
- 服务端接收到 ACK 后关闭连接 CLOSED
- 客户端发送完 ACK 之后等待 2MSL 关闭连接 CLOSED
MSL 是什么
MSL 是指报文在网络上的最大生存时间，超过这个时间一般就可以认为报文已经丢失，linux 上是 30 秒，2MSL 就是 60 秒
为什么等 2MSL
因为考虑到数据传输需要一来一回，所以要等待 2MSL
TIME_WAIT 过多有什么危害
服务器发起的主动关闭，导致 FD 不够用，可能无法接受新的连接
客户端发起的主动关闭，导致端口不够用，可能无法发起新的连接
TCP 有序性怎么保证
通过双方约定的 seq 保证
TCP 可靠性怎么保证
通过重传机制保证
TCP 重传
在报文一直没有被 ACK 时，就会触发超时重传，超时时间有一个复杂的公式来动态计算，如果再超时则等待时间翻倍，一直到超时重传限制数，如果任然没有应答说明网络或对方有异常，关闭连接。
超时重传次限制数为 15
快速重传
接受到三次相同 seq 的 ACK，就会触发快速重传
SACK
在 ACK 的时候告诉发送方已接受到的 seq，这样发送就知道需要重传哪些数据
D-SACK
在 ACK 的时候告诉发送放已接受到的 seq，通知对方不需要重传了已经接受到了，只是之前没 ack 到
滑动窗口和流量控制
接收方通过窗口大小告诉发送方自己能处理的报文数，
为了解决 TCP 每次发送数据都要一答一应的低效问题，滑动窗口为了解决这个问题，设计了可以在请求没被 ACK 的情况下继续发送数据，双方约定各自的窗口大小，这个大小就是无需 ACK 就可以发送数据的大小。
窗口大小由哪一方决定
窗口大小是接收方告诉发送方自己的缓冲区还有多少数据可以接收，所以窗口大小都是由接收方决定
窗口满了怎么处理
发送方会定时去检测，如果检测到接收方窗口大小有空闲了就继续发送。
拥塞控制
流量控制是避免「发送方」的数据填满「接收方」的缓存，但是并不知道网络的中发生了什么。而拥塞控制是为了避免网络出现拥堵时继续发送大量的数据包，导致包延时、丢失等等触发重传进而加大网络的拥堵程度导致网络瘫痪。
拥塞窗口(cwnd)是发送端维护的，和滑动窗口中的接收窗口关联，在发送时在两者中取最小作为发送窗口大小，一个 cwnd 表示可以传 1MSS(1460)大小的数据
慢启动
每次 ack，cwnd+1，指数级增长，直到慢启动阀值(ssthresh=65535)：1>2,2>4,4>8
拥塞避免算法：
超过阀值之后每次 ack,cwnd+1/cwnd，线性增长
拥塞发生
发生超时重传时，cwnd 重置为 1，慢启动阀值(ssthresh)设置为当前 cwnd/2，接着又开始慢启动流程
发生快速重传时，TCP 认为这种情况不严重，因为大部分没丢，只丢了一小部分，慢启动阀值(ssthresh)设置为当前 cwnd/2，然后进入快速恢复
快速恢复算法
- cwnd=慢启动阀值(ssthresh)+3(快速重传的 3 次 ack)
- 后续如果还有收到重复的 ack，则 cwnd+1
- 收到新的 ack 时快恢复结束，将 cwnd 的值设置为慢启动阀值(ssthresh)，重新进入拥塞避免阶段
