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TCP（传输控制协议）通过多种机制确保数据的可靠传输，以下是其核心机制及工作原理：
1. 三次握手建立连接
- 目的：确保双方通信能力正常，同步初始序列号（ISN）。
- 过程：
- 客户端发送
SYN（同步序列号）报文。 - 服务端回复
SYN-ACK（确认+同步）。 - 客户端发送
ACK确认。
- 客户端发送
- 作用：避免历史重复连接导致的资源浪费，为后续数据传输奠定基础。
2. 数据分块与序列号
- 分块（Segmentation）：将数据分割为适合传输的MSS（最大报文段大小）。
- 序列号（Sequence Number）：每个字节分配唯一序列号，标识数据顺序。
- 作用：接收方按序列号重组数据，解决乱序或重复问题。
3. 确认应答（ACK）与超时重传
- ACK机制：接收方收到数据后，发送
ACK确认（值为期望收到的下一个序列号）。- 示例：发送序列号1-1000的数据，接收方回复
ACK 1001。
- 示例：发送序列号1-1000的数据，接收方回复
- 超时重传：
- 发送方未收到
ACK时，启动重传计时器（RTO动态调整）。 - 超时后重发数据，多次失败则断开连接。
- 发送方未收到
4. 滑动窗口与流量控制
- 滑动窗口：发送方维护一个窗口，允许连续发送多个报文段（无需逐个等待
ACK）。- 窗口大小：由接收方通过
TCP头部的窗口字段动态通知（流量控制）。
- 窗口大小：由接收方通过
- 流量控制：防止接收方缓冲区溢出。若缓冲区满，窗口大小设为0，发送方暂停发送（通过零窗口探测保持同步）。
5. 拥塞控制
- 目的：避免网络过载，动态调整发送速率。
- 核心算法：
- 慢启动：窗口从1开始指数增长，直到阈值（
ssthresh）。 - 拥塞避免：窗口线性增长，避免激进发送。
- 快重传：收到3个重复
ACK时立即重传（无需等待超时）。 - 快恢复：重传后窗口降为阈值，进入拥塞避免阶段。
- 慢启动：窗口从1开始指数增长，直到阈值（
6. 四次挥手释放连接
- 过程：
- 主动方发送
FIN。 - 被动方回复
ACK（半关闭状态）。 - 被动方发送
FIN。 - 主动方回复
ACK，进入TIME_WAIT状态（等待2MSL确保最后一个ACK到达）。
- 主动方发送
- 作用：确保双方资源释放，处理延迟报文。
7. 其他辅助机制
- 校验和：通过CRC校验检测数据损坏，丢弃错误报文（触发重传）。
- 选择性确认（SACK）：允许接收方告知缺失的数据块，减少不必要的重传。
总结
TCP通过连接管理、序列号、确认重传、滑动窗口、拥塞控制等机制，在不可靠的IP层上实现了：
- 无丢失（重传机制）
- 无重复（序列号去重）
- 无乱序（滑动窗口排序）
- 无错误（校验和）
- 流量平衡（拥塞控制）
这些机制共同确保了端到端的可靠数据传输。