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TCP的可靠数据传输
TCP报文段结构
源端口、目的端口
本segment的序列号、希望得到的对方的ACK确认号
ACK：确认标志位
RST：重置位。例如sender发了一个port为80的segment给receiver，但是receiver没有这个端口号可以用，就返回RST为1的segment给sender，表示要求重置socket
SYN：请求发起连接的标志位
FIN：请求结束连接的标志位
MSS（Max Segment Size）：最大报文段大小
是TCP的一个选项，只出现在三次握手的SYN包中。用于通知对方自己可以接收的数据大小（不包含IP和TCP报文首部）
同一个TCP连接中，双方的MSS可以不一样大。
快传和流量控制
快速重传（Fast Retransmit）
超时重传的问题是，有时候间隔重传的时长太长了，会导致端到端延时太长。比如sender发到receiver的segment已经丢了，但是sender可能会等半天才回重发一次。sender可以通过收到双重ACK来解决这个问题。receiver发送双重ACK的机制如下：
| 事件 | receiver反应 |
|---|---|
| 按序收到segment | 等500毫秒，如果没有收到新的segment就回复ACK（避免为每一个segment都返回ACK） |
| 收到了高于当前期望序号的segment(出现segment空缺) | 马上发送ACK，要求传回期望序号的segment |
| 收到segment空缺部分的segment | 马上发送ACK，要求继续填补segment空缺 |
当receiver收到累计4个相同ACK时，说明这个ACK里面要求的segment一直没收到，这时不等计时器结束就会马上重传重复ACK要求传过去的segment，如下图所示：
流量控制（Flow-control Service）
流量控制（Flow-control Service）：有时候上层的application不会及时处理buffer中的数据，就会导致缓存溢出，这一般是因为sender发送得太快了导致的。
拥塞控制（Congestion Control）：避免网络出现拥塞
方式：TCP是全双工的，都有一个缓存区。接收方会告诉发送方自己的缓存余量；发送方会确保已发送待ACK确认的数据量少于对方的缓存余量。
TCP连接管理（TCP Connection Management）
三次握手和四次挥手
TCP拥塞控制（TCP Congestion Control）
流量控制和拥塞控制
流量控制： 根据receiver的缓冲区大小，控制sender发送数据的速率，避免receiver来不及处理
实现方式： receiver将自己的缓冲区大小放入ACK中返回给sender
如果缓冲区满了，sender就不再发送数据，但是会定时发送0窗口探测数据来询问receiver是否可以继续发送数据
拥塞控制： 网络中的数据过多，使路由器或链路过载。需要避免。
拥塞控制原理
TCP处理拥塞控制问题的一些原则：
segment丢失时（现象为sender方需要超时重传或者sender受到重复的4个ACK）
TCKsender就知道网络出现了拥塞，会降低发包率
如果sender收到了超过当前期待值的ACK，就说明网络状态良好，可以增加发包率（例如sender发送了segment1、2、3、4，直接收到了receiver发过来的ACK4，说明前面的四个segment不仅传成功了，还传得挺快）
TCP处理拥塞控制就在收到ACK和发现segment丢失事件之间转换。持续收到ACK时会增加发包率，发现丢包之后（当sender需要超时重传或者收到4个相同的ACK时说明出现了丢包）又会降低发包率。
拥塞控制算法
TCP的拥塞控制也被称为AIMD控制（加性增，乘性减，Additive-Increase Multiplicative-Decrease）
算法由三个机制组成：慢启动、拥塞避免、快速恢复
慢启动：
sender刚开始拥塞窗口cwnd的大小设置为1MSS，每收到一个ACK，cwnd大小就增加一个MSS，总体呈指数增加
拥塞避免:
每经过一个RTT，拥塞窗口大小加1个MSS大小，总体呈线性增长
快速恢复：
收到3个重复的ACK时，把慢启动阈值设为当前cwnd窗口的一半，cwnd设置为ssthresh的值+3，然后重传丢失的segment
启动过程：
当拥塞窗口<慢启动阈值：使用慢启动方式，指数级增加拥塞窗口大小；
当拥塞窗口>慢启动阈值：使用拥塞避免机制，每经过一个RTT，拥塞窗口大小加1
出现超时重传的处理方式：
将慢启动阈值ssthresh(slow start threshold)设置为出现拥塞时的发送窗口大小的一半，同时将拥塞窗口改为1，重新开始启动过程
