什么是TCP

TCP四次挥手

1. 本质目的

• 完成双向关闭的确认：TCP 是全双工通信，客户端和服务端的发送能力相互独立，需分别关闭并确认，避免单向关闭导致的数据丢失或资源浪费。三次挥手只能完成单向关闭的确认，客户端无法确认服务端是否真的完成了写通道的关闭 —— 可能客户端已经断开，服务端还在发数据，导致数据丢失或资源浪费。
• 确保服务端数据完整传输：每次挥手对应 “关闭请求→确认关闭” 的单向流程，四次交互能给服务端留出时间发送剩余数据，保证双方都完成了 “停止发送数据 + 接收完对方剩余数据” 的确认，避免数据丢失。

2. 第四次挥手

• 客户端发送完第四次ACK后，只是完成了 “确认服务端关闭写通道” 的动作，但它不会立刻释放连接资源，而是会进入 TIME_WAIT 状态，等待一个2MSL（两倍报文最大生存时间） 的超时时间。

• 这个等待的目的是，防止最后一个 ACK 丢失，导致服务端重发 FIN；如果 ACK 丢了，客户端还能在 TIME_WAIT 期间重发 ACK。

• 服务端收到第四次 ACK 后，立即释放连接资源；客户端需等 2MSL 超时后，才彻底释放资源。

一句话总结：四次挥手是为了在全双工模式下，安全、完整地关闭双向通信通道，且保证服务端数据完整传输。

TCP流量控制

TCP 流量控制的本质：基于接收方的接收能力，动态调整发送方的发送速率，避免发送方发得太快，导致接收方缓冲区溢出、数据丢失。

核心逻辑可以精简为 「接收方通过窗口告知，发送方按需限流」，关键依赖 TCP 头部的「接收窗口（rwnd）」字段：

1. 接收方在 ACK 报文中，携带自己当前的剩余缓冲区大小（即 rwnd），告诉发送方 “我最多还能接收这么多数据”。
2. 发送方的实际发送窗口 = min(cwnd, rwnd)（取拥塞窗口和接收窗口的较小值）—— 既要看网络拥塞情况，也要看接收方的处理能力。
3. 当接收方缓冲区快满时，rwnd 会减小甚至变为 0，发送方就会暂停发送；等接收方处理完数据、腾出缓冲区后，再通过 ACK 告知新的 rwnd，发送方恢复发送。

TCP拥塞控制

本质：动态调整发送方的「拥塞窗口（cwnd）」大小，让发送速率适配网络的承载能力，避免因发送过多数据导致网络拥塞、丢包。

拥塞控制流程：

1. 慢启动

   连接刚建立时，cwnd 很小（比如初始为 1~2 个报文段）。每收到一个 ACK，cwnd 指数增长（1→2→4→8…），快速试探网络能承载的速率。当 cwnd 增长到「慢启动阈值（ssthresh）」时，切换到拥塞避免阶段。

2. 拥塞避免

   为了不压垮网络，cwnd 改为线性增长（每一个 ACK周期，cwnd加 1，而不是每收到一个 ACK），平稳逼近网络的真实承载上限。

3. 丢包检测

   若检测到丢包（超时重传或收到 3 次重复 ACK），说明网络拥塞了。

   超时重传的处理更严格—— 会把 ssthresh = 当前cwnd / 2，然后 cwnd 重置为初始值，重新进入慢启动（而不是快速恢复）

4. 快速重传

   把慢启动阈值 ssthresh 设为当前 cwnd 的一半，并触发快速重传（立刻重传丢失的报文段）；

5. 快速恢复

   进入快速恢复，cwnd 从 ssthresh +3 开始线性增长，不用再慢启动，提升恢复效率，相当于重新进入了拥塞避免阶段。

常见面试题

1. TCP 采用三次握手而非两次的原因

本质是为了在不可靠的信道上建立可靠的连接。

1. 确认双方的发送、接收能力都正常，保证双方都能够进行可靠通信，两次握手只能验证 “客户端发→服务端收” 的单向通路，无法确认服务端的消息能被客户端收到。
2. 避免网络中延迟的历史无效连接浪费资源，网络中可能存在延迟的旧 SYN 请求，两次握手会让服务端直接建立连接；而三次握手时，客户端会识别并拒绝这些无效请求（服务器返回的SYN+ACK），不发最终的 ACK，服务端就不会维护空连接。
   • 两次握手：服务端收到 SYN 就 “单方面认定连接建立”，无法判断 SYN 是新是旧，只能被动维护连接；
   • 三次握手：连接的建立需要 客户端的最终确认（第三次 ACK） —— 只有有效请求才会触发客户端发 ACK，历史无效请求会被客户端直接忽略，服务端也就不会白忙活。