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4.2、重传超时时间（RTO，Retransmission Time Out）
TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的通信协议，数据在传输前要建立连接，传输完毕后还要断开连接。
客户端在收发数据前要使用connect()函数和服务器建立连接。建立连接的目的是保护IP地址、端口、物理链路等正确无误，为数据的传输开辟通道。
TCP建立连接时要传输三个数据包，俗称三次握手（Three-way Handshaking）。可以很形象的比如为下面的对话：
- [Shake 1] 套接字A：“你好，套接字B，我这里有数据要传送给你，建立连接吧。”
- [Shake 2] 套接字B：“好的，我这边已准备就绪。”
- [Shake 3] 套接字A：“谢谢你受理我的请求。
1、TCP数据报结构
带阴影的几个字段需要重点说明一下：
1) 序号：Seq（Sequence Number）序号占32位，用来标识从计算机A发送到计算机B的数据包的序号，计算机发送数据时对此进行标记
2) 确认号：Ack（Acknowledge Number）确认号占32位，客户端鸡儿服务端都可以发送，Ack = Seq + 1。
3) 标志位：每个指针占用一个Bit，共有6个，分别为URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN，具体含义如下
- URG：紧急指针（ungent pointer）有效
- ACK：确认序号有效（Acknowledge，确认）。
- PSH：接收方应该尽快将这个报文交给应用层。
- RST：重置连接。
- SYN：建立一个新连接（建立一个新的同步连接）。
- FIN：断开一个连接 （Finish,表示完成）
2、三次握手
客户端调用 socket() 函数创建套接字后，因为没有建立连接，所以套接字处于CLOSED状态；服务端调用 listen() 函数后，套接字进入LISTEN状态，开始监听客户端请求。
这个时候，客户端开始发起请求：
1) 当客户端调用connect()函数后，TCP协议会在客户端组建一个数据包，并设置SYN标志位，表示该数据包是用来建立新的同步连接的，同时生成一个随机数1000，填充“序号（Seq）”字段，表示该数据包的序号。完成这些工作，开始向服务端发送数据包，客户端就进入了SYN-SEND状态。
2) 服务器接收到数据包，检测到已经设置了SYN标志位，就知道这是客户端发来的建立连接的“请求包”。服务器端也会组建一个数据包，并设置SYN和ACK标志位，SYN表示该数据包用来建立连接，ACK用来确认刚才客户端发送的数据包。
服务器生成一个随机数2000，填充“序号（Seq）”字段。2000和客户端数据包没有关系。
服务器将客户端包的“SYN位”数据 加1，得到1001，并用这个数字填充“确认号（Ack）”字段。
服务器将数据包发出，进入SYN-RECV状态。
3）客户端收到数据包，检测到已经设置了SYN和ACK标志位，就知道这是客户端发来 的“确认包”。客户端会检测“确认号（Ack）”字段，看它的值是否为1000+1，如果是则说明创建新连接的请求对方接收成功。
接下来服务器会继续组建数据包，并设置ACK标志位，表示客户端正确接收了来自服务器发来的“确认包”。同时，将刚才服务器发来的数据包（2000）加1，得到2001，并用这个数字来填充“确认号（Ack）”字段。
客户端将数据包发出，进入ESTABLISHED状态，表示连接已经成功建立。
4) 服务器端收到数据包，检测到只设置了ACK标志位，就知道这是客户端发来的“确认包”，服务器会检测“确认号（Ack）”字段，看它的值是否为2000+1，如果是就说明客户端那边已经进入连接成功状态，服务器也随之进入EATABLISED状态。
至此，客户端和服务器都进入EATABLISED状态，连接建立成功，接下来就可以收发数据了。
三次握手的关键是要确认对方收到了自己的“序号（Seq）”字段。
3、TCP数据的传输过程
建立连接后，两台主机就可以相互传输数据了。如下图所示：
传输过程为：首先，主机A通过1个数据包发送100个字节的数据，数据包的“Seq号”字段设置为1200。主机B为了确认自己收到，想主机A发送ACK包，并将“确认号（Ack）”字段设置为1301.
为了确保数据准确到达，目标机器在收到数据包后必须立即回传ACK包，这样发送方才能确认数据传输成功。
此时Ack号为什么不是1200+1，而是1200+100，原因在于Ack号的增量为传输的数据字节数。假设每次Ack号不加传输的字节数，这样虽然可以确认数据包的传输，但是无法明确100字节全部正确传递还是丢失了一部分。
Ack号 = Seq号 + 传递的字节数 + 1与三次握手协议相同，最后加1是为了告诉对方要传递的Seq号。
4、传输过程中数据包丢失与解决方法
4.1、丢包的情况
下面分析传输过程中数据包丢失的情况，如下图所示：
上图表示通过Seq1301数据包向主机B传递100字节的数据，但中间发生了错误，主机B未收到。经过一段时间后，主机A仍未收到对于Seq1301的ACK确认，因此尝试重传数据。
为了完成数据包的重传，TCP套接字每次发送数据包都会启动定时器，如果在一定时间内没有收到目标机器传回的ACK包，那么定时器超时，数据包会重传。
注意一下，上图演示的是数据包丢失的情况，也会有ACK包丢失的情况，一样会重传。
4.2、重传超时时间（RTO，Retransmission Time Out）
这个值太大会导致不必要的等待，太小会导致不必要的重传，理论上最好是网络RTT时间，但又受制于网络距离与瞬态时延变化，所以实际上使用自适应的动态算法（Jacobson算法和Karn算法）来确定超时时间。
RTT（Round-Trip Time）表示从发送端发送数据开始，到发送端收到来自接收端的ACK确认包，总共经历的时延。
4.3、重传次数
TCP数据包重传次数根据系统设置的不同而有所区别。有些系统，一个数据包只会被要求重传3次，如果重传3次后还未收到该数据包的ACK确认，就不再尝试重传。但有些要求很高的业务系统，会不断地重传丢失的数据包，以尽最大可能保证业务数据的正常交互。
最后需要说明的是，发送短只有在收到对方的ACK确认包之后，才会清空输出缓冲区中的数据。
5、四次挥手（TCP断开）
建立连接需要三次握手，彼此都要回一个ACK确认包，而断开连接需要四次挥手，可以形象的比喻为下面的对话：
- [Shake 1] 套接字A：“任务处理完毕，我希望断开连接。”
- [Shake 2] 套接字B：“哦，是吗？请稍等，我准备一下。”
- 等待片刻后……
- [Shake 3] 套接字B：“我准备好了，可以断开连接了。”
- [Shake 4] 套接字A：“好的，谢谢合作。”
建立连接后，客户端和服务器都处于ESTABLISED状态。这时，客户端发起断开连接的请求：
1）客户端调用close()函数后，向服务器发送FIN数据包，进入FIN_WAIT_1状态。FIN是Finish的缩写，表示完成任务需要断开连接。
2）服务器收到数据包后，检测到设置的FIN标志位，知道要断开连接，于是向客户端发送“确认包”，进入CLOSE_WAIT状态。
注意：服务器收到请求后并不是立即断开连接，而是先向客户端发送“确认包”，告诉它我知道了，我需要准备一下才能断开连接。
3）客户端收到“确认包”后进入FIN_WAIT_2状态，等待服务器准备完毕后再次发送数据包。
4）等待片刻后，服务器准备完毕，可以断开连接，于是再主动向客户端发送FIN包，告诉它我准备好了，断开连接吧，然后进入LAST_ACK状态。
5）客户端收到服务器的FIN包后，再向服务器发送ACK包，告诉它你断开吧。然后进去TIME_WAIT状态。
6）服务器收到客户端的ACK包后，就断开连接，关闭套接字，进入CLOSED状态。
关于TIME_WAIT状态的说明
客户端最后一次发送ACK包后进入TIME_WAIT状态，而不是CLOSED状态关闭连接，这是为什么呢？
TCP是面向连接的传输方式，必须保证数据能够正确到达目标机器，不能丢失也不能出错，而网络是不稳定的，随时可能会毁坏数据，所以机器A每次向机器B发送数据包后，都要求机器B“确认”，回传ACK包，告诉机器我收到了，这样机器A才能知道数据传送成功了。如果机器B没有回传ACK包，机器A会重新发送，直到机器B回传ACK包。
客户端最后一次向服务器回传ACK包时，有可能因为网络问题导致服务器接收不到，服务器会再次发送FIN包，如果这时候客户端完全关闭了连接，那么服务器无论如何也收不到ACK包了，所以客户端需要等待片刻、确认对方收到ACK包后才能进入CLOSED状态。那么，新的问题来了，要等多久呢？
数据包在网络中是有生存时间的，超过这个时间还未到达目标主机就会被丢弃，并通知源主机。这称为报文最大生存时间（MSL，Maximum Segment LifeTime）。TIME_WAIT需要等待两个2MSL才会进入CLOSED状态。ACK包达到服务器需要MSL，服务器重传FIN包需要MSL时间，2MSL是数据包往返的最大时间，如果2MSL后还未收到服务器重传的FIN包，就说明服务器已经收到了ACK包，客户端就可以进入CLOSED状态啦。