1. UDP 与 TCP
UDP：无连接、尽最大可能交付、无拥塞控制、面向报文。
TCP：连接、提供可靠交付、有拥塞控制、流量控制、面向字节流。
面向报文指的是对应用层传下来的报文原封不动，只是添加 UDP 首部。
面向字节流指的是对应用层传下来报文组织成大小不等的数据块。
2. UDP 首部
伪首部是为了计算检验和而临时添加的
UDP 首部
3. TCP 首部
TCP 首部
-
第二个四字节：
序号：报文段首字节编号。指的是自身报文段。 -
第三个四字节：
确认号：期望收到下一个报文段序号。即另一方下次发送的序号。 -
第四个四字节：
数据偏移：即首部长度。
确认 ACK ：为 1 时，「确认号」才有效。连接建立后，必定为 1 。
同步 SYN ：建立连接时用来同步「序号」。
终止 FIN ：为 1 时，表示释放连接。
窗口：让发送方合理设置其发送窗口。因为接收方数据缓存空间是有限。
4. TCP 三次握手
三次握手
- 一握：客户端请求连接报文段：SYN = 1 。序号 0，确认号 0 。
- 二握：服务器连接确认报文段：ACK = 1，SYN = 1 。序号 0，确认号 1 。
- 三握：客户端确认收到报文段：ACK = 1 。序号 1，确认号 1 。
发送方：第一次序号 x，第二次序号 x + 1。
接收方：第一次序号 y。连接后首次序号 y + 1。
三次握手是为了让客户端和浏览器知道自己和对方的收包和发包能力都没问题。
- 一握：服务器知道自己收包能力 OK，客户端发包能力 OK。
- 二握：客户端知道服务器收包和发包能力都 OK，自己发包和收包能力都 OK。
- 三握：服务器知道自己发包和收包能力都 OK，客户端收包和发包能力都 OK。
5. TCP 四次挥手
四次挥手
发送方：第一次序号 u，第二次序号 u + 1。
接送方：第一次序号 v，半关闭状态，第二次序号 w。
连接释放报文段：FIN = 1 。
（1）、客户端发送连接释放报文段。（一挥）。
（2）、服务器确认收到。此时 TCP 处于半关闭状态。（二挥）。
（3）、服务器发送连接释放报文段。（三挥）。
（4）、客户端确认收到。（四挥）
TIME_WAIT：
客户端收到服务器的 FIN 报文后进入。而不是直接进入 CLOSED 状态。
（1）、确保最后的确认报文能到达。
（2）、为了防止已失效的连接请求报文段出现在本次连接之外。
6. TCP 滑动窗口
滑动窗口
窗口是缓存的一部分，用来暂时存放字节流。
接收方通过 TCP 报文段中的窗口字段告诉发送方自己的窗口大小，发送方根据这个值和其它信息设置自己的窗口大小。
接收窗口只会对窗口内最后一个按序到达的字节进行确认。
发送窗口：左部字节已发送且确认，则右滑，直到左部第一个字节不是已发送且确认的状态。
接收窗口：左部字节已发送且确认并交付主机，就向右滑。
7. TCP 可靠传输
TCP 使用超时重传来实现可靠传输：如果一个已经发送的报文段在超时时间内没有收到确认，那么就重传这个报文段。
8. TCP 流量控制
控制发送方发送速率，保证接收方来得及接收。
原理是：接收方发送的确认报文中的窗口字段可以用来控制发送方窗口大小。
9. TCP 拥塞控制
为了降低整个网络的拥塞程度。
在没有拥塞控制情况下，如果发生拥塞，则因为超时重传导致更严重的拥塞。
所以，一旦发生拥塞，则必须控制发送方发送速率。与流量控制手段一样，但目的不同。
拥塞控制
TCP 通过四种算法来进行拥塞控制：慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复。
发送方需要维护有一个叫做拥塞窗口（cwnd）的状态变量。
为了便于讨论，做如下假设：
（1）、接收方有足够大的接收缓存，因此不会发生流量控制；
（2）、虽然 TCP 的窗口基于字节，但是这里设窗口的大小单位为报文段。
慢开始
令 cwnd=1，发送方只能发送 1 个报文段，然后加倍。
拥塞避免
先设一个慢开始阈值 ssthresh，当 cwnd >= ssthresh，进入拥塞避免。此状态每次 cwnd 只加 1。
如果出现了超时，则令 ssthresh = cwnd / 2，然后重新执行慢开始。
快重传与快恢复
快重传
接收方每收到一个失序的报文段，则立即发送重复确认。
图中，M3 丢失，M4，M5，M6 都是失序报文段，因此接收方共发送 4 次对 M2 的确认，后三次是重复确认。
在这种情况下，只是丢失个别报文段，而不是网络拥塞，因此执行快恢复，令 ssthresh = cwnd / 2 ，cwnd = ssthresh，此时直接进入拥塞避免。
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