1. 建立可靠连接：三次握手

  • SYN：客户端发送同步序列号（SYN=1, seq=x）。

  • SYN-ACK：服务端确认并同步自己的序列号（SYN=1, ACK=1, seq=y, ack=x+1）。

  • ACK：客户端再确认（ACK=1, seq=x+1, ack=y+1）。

  • 作用：同步初始序列号、确认双方收发能力、防止历史连接初始化。

2. 数据按序到达：序列号与确认应答

  • 序列号（Sequence Number）：每个字节都有编号，保证按序重组。

  • 确认号（Acknowledgment Number）：期望收到的下一个字节序号。

  • 累积确认：ACK 表示该序号之前的所有数据已正确接收。

3. 丢包重传：超时重传 + 快速重传

  • 超时重传（RTO）：发送端为每个报文段维护定时器，超时未收到 ACK 即重传。

    • RTO 基于 RTT 动态计算（Jacobson/Karels 算法）。

  • 快速重传：连续收到 3 个重复 ACK 立即重传丢失段，无需等待超时。

4. 流量控制：滑动窗口

  • 接收窗口（rwnd）：接收方通过 TCP 首部 Window 字段告知可接收缓冲区大小。

  • 发送窗口：发送方根据 rwnd 与拥塞窗口 cwnd 的最小值决定可发送数据量，防止接收端溢出。

5. 拥塞控制：防止网络过载

  • 慢启动（Slow Start）：cwnd 指数增长，直到阈值 ssthresh。

  • 拥塞避免（Congestion Avoidance）：cwnd 线性增长。

  • 快重传 + 快恢复：发生 3 个重复 ACK 时，ssthresh = cwnd/2，cwnd = ssthresh + 3 MSS，进入快恢复。

  • 超时重传：RTO 超时，ssthresh = cwnd/2，cwnd = 1 MSS，重新慢启动。

6. 数据完整性：校验和

  • 发送端计算首部+数据的 16 位反码和，接收端验证；若不一致则丢弃并要求重传。

7. 连接优雅关闭：四次挥手

  • FIN：主动方发送结束标志。

  • ACK：被动方确认。

  • FIN：被动方数据发送完毕后再发 FIN。

  • ACK：主动方确认，进入 TIME_WAIT（2MSL）确保最后一个 ACK 到达。