java网络原理（二）------TCP确认应答和超时重传

一Tcp协议

TCP，即Transmission Control Protocol，传输控制协议。人如其名，要对数据的传输进行一个详细的控制。

二.TCP协议段格式

知道了端口号才能进一步确认这个数据报交给了哪一个程序。16为端口号是2字节，范围是0到65535.如果端口号超过了65535那么这个端口号是不合法的。

tcp的报头是变长的，Tcp报头的最大长度是60字节，前20个字节是固定的，报头最短长度是20字节。选项部分可以有 ，也可以没有，可以是一个，也可以是多个。

当tcp的空间不够用了，可以升级拓展空间。

确认应答

tcp的特点是：有连接，全双工，可靠，面向字节流。那么可靠的传输机制是什么样的呢？确认应答是保证tcp可靠性的重要条件。
比如我给女生发信息，第一条信息是我们一起去吃麻辣烫，第二条是做我女朋友。

正常情况是女生同意和我一起吃麻辣烫但是不做我女朋友，有没有可能是第二条回应先过来，第一条回应后过来

后发先至导致意思全变了，女生拒绝了吃麻辣烫但是答应做我女朋友，那么对我来说更加开心。那么这种后发先至的情况有没有可能存在？一定是存在的，网络从a->b中间的路径很多，每个节点的路由器繁忙程度也不一样，此时就会有后发先至的可能性。解决这个问题针对数据进行编号。

当客户端发送数据时，会把数据转换为一个一个字节，然后对每个字节进行编号，假设第一次发送编号1到1000的，第二次发送1001-2000，第三次2001-3000.

第一次主机A发送编号1-1000的数据，主机B收到后会给A返回一个编号1001的数据（不一定发送的是1到1000的数据，可能编号是1到500,1到600都有可能，但主机B返回的一定是A发送编号的最后一位加1），主机A收到后说明1到1000的数据已经成功发送，下一次发送的数据应该从1001开始。


32位序号是每次发送的第一个字节编号，32为确认序号是最后一个字节编号加1。
搞清楚当前是普通报文和应答报文是很有必要的。

当ack为0时是一个普通报文，此时只有32为序号是有效的。
当ack时1时表示是一个应答报文，这个报文的32为序号和32位确认序号都是有效的。
主机A发送1000到2000的数据时，主机B收到后同样会发送一个TCP数据报，32位确认序号是1001，主机A收到反馈后会把32为确认序号+1和发过来的32为序号进行对比，如果相等说明数据发送成功，如果不相等说明发送失败。保证了数据传输的可靠性。

超时重传

丢包，在网络上很可能出现发一个数据，然后丢了。路由器和交换机就是交通枢纽，数据传输的时要经过很多路由器和交换机，传输的线路结构复杂，传输的数据量也不确定，如果设备太繁忙，后面的数据等待太久就会出现丢包的可能。
超时重传是主机A给主机B发信息，如果主机A收不到确认应答既发送失败，主机A等待一定的时间后会重新给A发送一次。超时重传相等于确认应答进行的重要补充。

不管是应答报文丢失还是数据本身丢失都会重新发送。如果是应答报文丢失，那么同一条信息B收到了2次，本身是有问题的。

接收方收到数据后，需要对数据进行去重，把重复的数据丢失掉。
tcp会在内核中给每个socket对象安排一个内存空间，相当于一个队列，也称为接收缓存区，收到的数据都会被放在内存缓存区中，并且按照序号进行排序，当B主机读数据的时候，会把数据从队列中读走并删除，如果有重复的，下一次主机A发过来的数据编号一定大于队列队首元素的编号，这时候说明上次主机B发给主机A的数据重复发送过去了，把重复的数据删除即可。

为啥重传的时候能传过去？
丢包本来就是一个概率性的问题，假设丢包的概率是10%，那么连续传2次丢包的概率是10%*10%=1%，那么随着重传的次数增多丢包的概率会越来越小，如果重传了很多次都没收到，那么说明是重大网络事故。每次未收到数据都需要等待一定的时间，如果超过等待时间还没有收到，那么就要重传。超时重传不是一个固定的值，会随着时间的轮次增加，而进一步增加。
如果重传到一定的程度会自动放弃。次数就会重置tcp的连接。

rst为1为一个复位报文，如果网络出现严重的故障，复位操作就无法完成，最终放弃连接。

超时重传和确认应答是保证tcp可靠性的关键。