除此之外,还可以让路由器在缓存即将满的时候,告知发送方我快满了,而不是等到出现了超时再进行处理,这是主动队列管理AQM。此外还有很多方法,但是上面的算法是重点。
面向连接这一小节讲的就是无人不晓的TCP三次握手与四次挥手这些,经过前面的内容,这一小节其实已经很好理解。
TCP是面向连接的,那连接是什么?这里的连接并不是实实在在的连接,而是通信双方彼此之间的一个记录 。TCP是一个全双工通信,也就是可以互相发送数据,所以双方都需要记录对方的信息。根据前面的可靠传输原理,TCP通信双方需要为对方准备一个接收缓冲区可以接收对方的数据、记住对方的socket知道怎么发送数据、记住对方的缓冲区来调整自己的窗口大小等等,这些记录,就是一个连接。
在运输层小节中讲到,运输层双方通信的地址是采用socket来定义的,TCP也不例外。TCP的每一个连接只能有两个对象,也就是两个socket,而不能有三个。所以socket的定义需要源IP、源端口号、目标IP、目标端口号四个关键因素,才不会发生混乱。
假如TCP和UDP一样只采用目标IP+目标端口号来定义socket,那么就会出现多个发送方同时发送到同一个目标socket的情况。这个时候TCP无法区分这些数据是否来自不同的发送方,就会导致出现错误。
既然是连接,就有两个关键要点:建立连接、断开连接。
建立连接建立连接的目的就是交换彼此的信息,然后记住对方的信息。所以双方都需要发送彼此的信息给对方:
但前面的可靠传输原理告诉我们,数据在网络中传输是不可靠的,需要对方给予我们一个确认回复,才可以保证消息正确到达。如下图:
机器B的确认收到和机器B信息可以进行合并,减少次数;而且发送机器B给机器A本身就代表了机器B已经收到了消息,所以最后的示例图是:
步骤如下:
机器A发送syn包向机器B请求建立TCP连接,并附加上自身的接收缓冲区信息等,机器A进入SYN_SEND状态,表示请求已经发送正在等待回复;
机器B收到请求之后,根据机器A的信息记录下来,并创建自身的接收缓存区,向机器A发送syn+ack的合成包,同时自身进入SYN_RECV状态,表示已经准备好了,等待机器A 的回复就可以向A发送数据;
机器A收到回复之后记录机器B 的信息,发送ack信息,自身进入ESTABLISHED状态,表示已经完全准备好了,可以进行发送和接收;
机器B收到ACK数据之后,进入ESTABLISHED状态。
三次消息的发送,称为三次握手。
断开连接断开连接和三次握手类似,直接上图:
机器A发送完数据之后,向机器B请求断开连接,自身进入FIN_WAIT_1状态,表示数据发送完成且已经发送FIN包(FIN标志位为1);
机器B收到FIN包之后,回复ack包表示已经收到,但此时机器B可能还有数据没发送完成,自身进入CLOSE_WAIT状态,表示对方已发送完成且请求关闭连接,自身发送完成之后可以关闭连接;
机器B数据发送完成之后,发送FIN包给机器B ,自身进入LAST_ACK状态,表示等待一个ACK包即可关闭连接;
机器A收到FIN包之后,知道机器B也发送完成了,回复一个ACK包,并进入TIME_WAIT状态
TIME_WAIT状态比较特殊。当机器A收到机器B的FIN包时,理想状态下,确实是可以直接关闭连接了;但是:
我们知道网络是不稳定的,可能机器B 发送了一些数据还没到达(比FIN包慢);
同时回复的ACK包可能丢失了,机器B会重传FIN包;