什么是TCP？TCP的中文名叫做傳輸控制協(xié)議，是供已經(jīng)連接因特網(wǎng)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信的通信協(xié)議。

01 到底啥是TCP?

計(jì)算機(jī)通信協(xié)議是對(duì)那些計(jì)算機(jī)必須遵守以便彼此通信的的規(guī)則的描述。TCP是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議之一，也是主要的協(xié)議之一。

為啥?

因?yàn)樗鹪从谧畛醯木W(wǎng)絡(luò)實(shí)施，在網(wǎng)絡(luò)實(shí)施中，它對(duì)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議起到了重要的補(bǔ)充作用。因此，整個(gè)套件通常被人稱呼為TCP/IP。

TCP/IP 定義了電子設(shè)備(比如計(jì)算機(jī))如何連入因特網(wǎng)，以及數(shù)據(jù)如何在它們之間傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)。

TCP主要是給在用IP網(wǎng)絡(luò)通信的主機(jī)上運(yùn)行的應(yīng)用程序之間，提供一種可靠、有序且經(jīng)過(guò)錯(cuò)誤檢查的八位字節(jié)流傳遞。萬(wàn)維網(wǎng)、文件傳輸、遠(yuǎn)程管理等主要互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用都依賴于TCP。

如果是那種不需要靠數(shù)據(jù)流服務(wù)的應(yīng)用程序，就可以使用UDP(用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議)，它和TCP(傳輸控制協(xié)議)不同，前者強(qiáng)調(diào)降低延遲，后者強(qiáng)調(diào)可靠有序。

再說(shuō)一點(diǎn)：TCP負(fù)責(zé)發(fā)現(xiàn)傳輸?shù)膯?wèn)題，一有問(wèn)題就發(fā)出信號(hào)，要求重新傳輸，直到所有數(shù)據(jù)安全正確地傳輸?shù)侥康牡?。而IP則是給因特網(wǎng)的每一臺(tái)電腦規(guī)定一個(gè)地址。

有小白看到這里會(huì)問(wèn)，那為啥計(jì)算機(jī)里一定要用到“xx協(xié)議”來(lái)傳輸信息呢?

因?yàn)閱我坏挠?jì)算機(jī)并沒(méi)有辦法為人類發(fā)揮出較大的效用，只有把一臺(tái)又一臺(tái)的電腦連接起來(lái)，才能發(fā)揮出我們現(xiàn)在的功效。

這個(gè)連接不僅僅是單純的網(wǎng)絡(luò)連接，連起來(lái)也并不是簡(jiǎn)單的用電線把你的心和我的心串一串就可以解決的，那咋整?

我舉個(gè)例子?。?/p>

每個(gè)電腦都運(yùn)行著不同的操作系統(tǒng)，來(lái)給你提供對(duì)應(yīng)的服務(wù)，對(duì)吧?

那么，電腦基于不同的系統(tǒng)，它們對(duì)于同個(gè)信息的表達(dá)是完全不一樣的，就想美國(guó)人說(shuō)Good Morning，日本人說(shuō)哦害喲，我說(shuō)早啊大兄弟。

那語(yǔ)言不通，不能友好交流，就得想個(gè)辦法，我們一起制定一個(gè)共通的規(guī)則來(lái)進(jìn)行交流就行了嘛。

于是TCP/IP這樣的協(xié)議就出現(xiàn)了。

計(jì)算機(jī)因?yàn)橛辛诉@類型的很多協(xié)議，就像人類學(xué)了多門外語(yǔ)一樣，就終于可以和其他的計(jì)算機(jī)終端放飛自我的交流了。

02 TCP是啥時(shí)候出現(xiàn)的?

講到TCP的誕生，就要回顧到1974年的那個(gè)夏天。

卡恩描述了一種使用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間分組交換來(lái)共享資源的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，這就是TCP/IP的雛形。

1974年的那個(gè)冬天，卡恩和瑟夫的第一份tcp協(xié)議詳細(xì)說(shuō)明正式發(fā)表。

當(dāng)時(shí)，他們做了一個(gè)試驗(yàn)，將信息包通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)陸地電纜，再通過(guò)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，然后由地面?zhèn)鬏?，貫串歐洲和美國(guó)，經(jīng)過(guò)各種電腦系統(tǒng)，全程9.4萬(wàn)公里，竟然沒(méi)有丟失一個(gè)數(shù)據(jù)位!

這樣的遠(yuǎn)距離可靠數(shù)據(jù)傳輸，證明了TCP/IP協(xié)議的成功。

1983年元旦，運(yùn)行了比較長(zhǎng)時(shí)間的、曾被人們習(xí)慣了的NCP被停止使用，從此以后，TCP/IP協(xié)議就成了因特網(wǎng)上所有主機(jī)間的共同協(xié)議，被作為一種必須遵守的規(guī)則被肯定和應(yīng)用。

03 TCP的“三次握手”是什么意思?

介紹完了TCP到底是個(gè)啥，現(xiàn)在我們來(lái)講講，TCP這個(gè)“握手”是怎么個(gè)回事兒。

“握手”你可以理解為是TCP發(fā)功時(shí)所需要的儀式。

因?yàn)門CP常常用來(lái)發(fā)送大批量的數(shù)據(jù)，所以，為了提供可靠的的傳送服務(wù)，TCP在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，都需要用一種特定的順序?qū)?shù)據(jù)包編號(hào)，并將這些數(shù)據(jù)包傳送給目標(biāo)，再確認(rèn)消息。當(dāng)對(duì)應(yīng)的程序收到數(shù)據(jù)后，確認(rèn)收到也需要用到TCP。

其實(shí)呢，三次握手就是為了對(duì)每次發(fā)送的數(shù)據(jù)量進(jìn)行跟蹤與協(xié)商，確保數(shù)據(jù)段的發(fā)送和接收同步，根據(jù)所接收到的數(shù)據(jù)量而確認(rèn)數(shù)據(jù)發(fā)送、接收完畢后何時(shí)撤消聯(lián)系，并建立虛連接。

那說(shuō)了半天，到底握手是怎么握?

Step 1、TCP客戶端準(zhǔn)備發(fā)送一個(gè)syn段，用來(lái)指明客戶打算鏈接的服務(wù)器端口以及isn(初始序號(hào))。那么這個(gè)syn就被稱為“報(bào)文段1”。

Step 2、那么，接下來(lái)，TCP服務(wù)端就會(huì)發(fā)回包含TCP服務(wù)端isn的syn段(即報(bào)文段2)作為回應(yīng)。與此同時(shí)，TCP服務(wù)端會(huì)將確認(rèn)序號(hào)設(shè)置為TCP客戶端的isn+1，以對(duì)TCP客戶端的s y n報(bào)文段進(jìn)行確認(rèn)。

Step 3、最后，TCP客戶端也必須將確認(rèn)的序號(hào)設(shè)置為TCP服務(wù)端的isn+1，作為對(duì)TCP服務(wù)端syn報(bào)文段的確認(rèn)(即報(bào)文段3)這三個(gè)報(bào)文段就代表了連接的建立，而這個(gè)過(guò)程，就是TCP的三次握手(three-wayhandshake)。

04 TCP 為什么是三次握手，而不是兩次或四次?

當(dāng)有人談?wù)撨@個(gè)問(wèn)題的時(shí)候，實(shí)則是在談?wù)摚?/p>

當(dāng) TCP 服務(wù)端發(fā)送連接請(qǐng)求確認(rèn)報(bào)文段之后，當(dāng) TCP 客戶端收到這個(gè)報(bào)文，其實(shí)就算建立連接了，這個(gè)時(shí)候直接發(fā)送數(shù)據(jù)不就行了，為什么還要再次發(fā)送一個(gè) TCP 普通確認(rèn)報(bào)文段呢?這就這個(gè)問(wèn)題的“真實(shí)翻譯”。

我們從兩個(gè)角度來(lái)解釋一下：

01 過(guò)程論證

我們就把這個(gè)過(guò)程簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)吧，別整的那么復(fù)雜。

我們假設(shè)一下，如果只握手兩次，會(huì)是什么情況?

假設(shè)，客戶端發(fā)送的第一個(gè)連接請(qǐng)求沒(méi)有成功，那服務(wù)端就沒(méi)辦法收到這個(gè)報(bào)文段，對(duì)吧?

你如果給女朋友發(fā)微信沒(méi)發(fā)出去，肯定會(huì)再發(fā)一次啊。那客戶端也是這么想的啊，它準(zhǔn)備重新發(fā)送連接+請(qǐng)求報(bào)文段，那，服務(wù)器這下可算收到這個(gè)報(bào)文段了，進(jìn)入連接建立好了狀態(tài)。

客戶端這個(gè)時(shí)候，也進(jìn)入了連接，建立狀態(tài)，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸了對(duì)吧?

但是呢，第一次的請(qǐng)求報(bào)文發(fā)送失敗了，它悄咪咪的開始了超時(shí)重傳，但客戶端和服務(wù)端都早已建立好了鏈接，這個(gè)時(shí)候就導(dǎo)致TCP的服務(wù)端白白等待，浪費(fèi)大量資源。

所以兩次握手性價(jià)比不高，穩(wěn)定性不足。

再簡(jiǎn)單一點(diǎn)舉個(gè)例子：小明給小紅發(fā)消息，小紅呢，收到小明消息后，回了個(gè)消息。

那么證明了一點(diǎn)，就是小明發(fā)送能力沒(méi)有問(wèn)題，小紅接收能力也沒(méi)有問(wèn)題。

那如果小明不回了，那小明到底看到?jīng)]看到消息就無(wú)法判斷了，小紅就會(huì)想：到底是啥原因他不回我消息啊?我做錯(cuò)了啥啊?

所以啊，小明如果在再發(fā)一次消息給小紅的話，就確認(rèn)了小明其實(shí)看到了小紅的消息，也確認(rèn)了小明的接收能力是正常的。

同時(shí)，小紅也的確真的給小明發(fā)了消息，所以他才會(huì)回復(fù)，所以小紅的發(fā)送能力也是正常的。

這就是TCP非要握手三次不可的原因。

02 他人論證

還不懂得的，可以圍觀一下謝希仁版的《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》，它全面介紹了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和原理體系結(jié)構(gòu)、物理層、數(shù)據(jù)鏈路層等內(nèi)容，應(yīng)該沒(méi)有沒(méi)看過(guò)的IT人吧?

書里說(shuō)過(guò)，TCP的握手，其實(shí)是為了保證雙方互相明確對(duì)方收發(fā)能力的最低值。兩次太少，四次太多，三次正正好。

而且啊，其實(shí)不論握手多少次都不能確認(rèn)一條信道是“可靠”的，但通過(guò)3次握手可以至少確認(rèn)它是“可用”的，再往上加握手次數(shù)，其實(shí)就不過(guò)是提高“它是可用的”這個(gè)結(jié)論的可信程度。

而且嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，三次握手其實(shí)是雙方各握手一次，然后各確認(rèn)一次，其中，一次握手+確認(rèn)是合并在一起的，這才是“三次”的由來(lái)。