什么叫做面向连接？
在两端建立一定的数据结构来维护双方的交互状态。
TCP包和UDP包都会被封装到IP包中，作为IP包数据的一部分在网络上传输。从IP包层看，没有区别。所谓的TCP是面向连接的是指使用了TCP协议的双方会维护一个传输状态的数据结构。为了保证TCP的可靠传输等特性，可以看到TCP头比UDP头复杂得多。
TCP连接的建立过程（3次握手）
理解三次握手，要明白一个现实，就是网络是不可靠的。终究TCP包是要被封装在IP包中的，IP传输本身就是不可靠的，TCP协议要想可靠，只有一个办法，重传。
A要和B建立连接，发送一个建立连接的请求，如同“你好”，B如果收到了“你好”，也应该回复A“你好”。B的回复是必须的，否则，A不知道B是否可达，或者B是否愿意建立这个连接。当A收到B回复的“你好”的时候，A就可以确认它的包B能收到，并且B的包它也能收到，就可以认为连接已经建立好了，但是此时B并不知道A是否能收到它的回答，所以此时B还不能认为连接建立好，需要A再次告诉B，”我已经收到了你的回复”。这样A-B, B-A, A-B，就构成了3次握手。
- 一开始两端都处于CLOSED状态，B是服务端需要监听端口，监听后变成LISTEN状态。
- A发送一个SYN（你好）后状态变为SYN-SENT
- B收到SYN后状态由LISTEN变为SYN-RCVD。给A回一个SYN,ACK（回复你好）。
- A收到这个SYN,ACK后状态变为ESTABLISHED，然后给B回ACK
- B收到ACK后状态变为ESTABLISHED，连接建立完毕。
除了连接状态的变化，3次握手还完成两件细节的敲定。包起始序号和TTL。
包起始序号的意义是这样的：如果序号都从1开始，那么可能存在断开重连又从1开始发送包，但是之前的连接发的包很慢，转了一圈又到达了，造成序号冲突。为了避免这种现象发生，弄了一个计数器，每4ms加1，按32位计算，大约每4个小时循环一次。包的起始序号就按当时技术器的值开始，这样4个小时内发往同一个主机的包序号不会重复。那么4个小时以后呢？一个包的最大寿命是TTL所规定的时间，超过这个时间，路由器就扔了。TTL是绝对不会有那么长时间的。状态时序图中的seq=x就是在做起始序号这个事儿。
TCP连接断开过程（4次挥手）
断开连接因为涉及到数据的完整性，因此比建立连接要复杂。
一个正常的流程就是A和B说：“我没事儿了”，B回复一个“我知道了”，然后B对A说“我也没事儿了”，A说“我知道了”。A-B B-A, B-A A-B，四次挥手。
这中间有一个问题，为什么B不能再回复A“我知道了”的同时告诉A“我也没事儿了“呢？这样不就可以节省一次挥手么？
一个FIN必须是主动发起的。如果B在回复A的时候同时带上FIN，那么A收到后就走关闭流程了。此时B可能还需要处理些事情，就没机会了。那么B又不能说等我处理完事情再给A回复ACK，因为这样A就会不停的重发FIN。所以就先回复A说收到了。等处理完事情再主动告诉A，我也没事儿了。具体需要处理什么事情呢？之后发送过程会看到，TCP的发送是有buffer的，可能此时B Buffer中的数据还没有发送完毕。所以在B发送FIN之前，A还应该是Available的，不能单方关闭连接。
第二个问题是A收到了B的FIN之后，回复ACK，之后等待的这段时间TIME-WAIT在干啥？
第一，如果A发了ACK直接关闭，那么这个ACK如果丢了，B会重试FIN，但是A已经关闭了连接，此时B就会收到RST，这会引起B上报一个连接错误。虽然不会造成数据丢失，但是毕竟不是正常结束。第二，如果A关闭了之后马上又发起了一个向B的连接，不能保证端口号是不同的，如果是相同的，可能会收到垃圾数据。等待2倍的MSL确保网络中没有遗留数据。
状态时序图：
TCP包的传输
第一个概念叫累计应答：
为了保证传输的可靠性，所有发送的包都需要接收方确认收到。但是每一个包都回复效率比较低，于是就隔一段回复一个包的序号，表示这个序号之前的包都收到了。这种策略就叫累计应答。
第二个概念叫流量控制：
发送方和接受方数据处理的速度不同，如果是接收方处理的快，那没有什么问题，但是如果是发送方处理的快，接收方一时半会没有地方放新来的包，就会造成包丢失，然后就需要重传，造成浪费。为了避免这种情况发生，引入窗口的概念。接收端给发送端报一个大小叫做窗口，窗口就是接收端能处理的数据包个数。发送端根据这个窗口的大小来决定发送速度。
发送方的缓存数据结构是这样的：
LastByteAcked之前是已经发送并收到确认ACK的数据，这部分可以不管它了。LastByteAcked到LastByteSent之间的部分是已经发送了，等待确认的数据包。LastByteSent到AdvertisedWindow之间是没有发送但是可以发送的数据包。这两部分之和应该等于窗口大小。超过窗口大小的数据不应该被发送。
接收端的缓存结构：
NextByteExpected之前是已经发送了确认的数据包。这部分数据之所以还在缓存中，是因为上层应用还没有读取，上层读取之后就可以删除了。所以接收端能接受的数据包就是缓存大小减去未被读取的数据大小，这就是接收端给发送端报的窗口大小。
如果接收端应用一直不读取数据，最后NextByteExpected指针和MaxRcvBuffer重合，窗口大小就变成0，发送端就不能再发送数据了。
第三个概念叫拥塞控制
网络能承载的最大数据发送速度达到后，发送方如果继续发送，必然会造成更多的丢包，使网络环境变的更差，造成恶性循环。
为了避免这种情况发生，TCP协议使用慢启动的策略来测探网络承载。TCP连接建立一开始，一次发送包的个数很少，然后使用指数增长的方式迅速增大。当大道一定程度的时候，按照线性增长，一旦发生丢包，就减慢发送速度。这种策略的一个优化算法叫做TCP BBR拥塞算法。
Socket编程:
TCP Socket 调用过程
