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id: tcpintroduction
title: Tcp入门基础
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## 一、说明

传输控制协议（TCP，Transmission Control Protocol）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的`传输层`通信协议。

**特点：**

1. 基于流的方式；
2. 面向连接；
3. 可靠通信方式；
4. 在网络状况不佳的时候尽量降低系统由于重传带来的带宽开销；
5. 通信连接维护是面向通信的两个端点的，而不考虑中间网段和节点。

## 二、建立连接

**TCP三次握手的过程如下：**

1. 客户端发送SYN（SEQ=x）报文给服务器端，进入SYN_SEND状态。
2. 服务器端收到SYN报文，回应一个SYN （SEQ=y）ACK（ACK=x+1）报文，进入SYN_RECV状态。
3. 客户端收到服务器端的SYN报文，回应一个ACK（ACK=y+1）报文，进入Established状态。

三次握手完成，TCP客户端和服务器端成功地建立连接，可以开始传输数据了。

<img src={require('@site/static/img/docs/tcpintroduction-1.gif').default} width="500" />

## 三、断开连接

建立一个连接需要三次握手，而终止一个连接要经过四次握手，这是由TCP的半关闭（half-close）造成的。具体过程如下图所示。

1. 某个应用进程首先调用close，称该端执行“主动关闭”（active close）。该端的TCP于是发送一个FIN分节，表示数据发送完毕。
2. 接收到这个FIN的对端执行 “被动关闭”（passive close），这个FIN由TCP确认。
3. 一段时间后，接收到这个文件结束符的应用进程将调用close关闭它的套接字。这导致它的TCP也发送一个FIN。
4. 接收这个最终FIN的原发送端TCP（即执行主动关闭的那一端）确认这个FIN。

:::info 注意

FIN的接收也作为一个文件结束符（end-of-file）传递给接收端应用进程，放在已排队等候该应用进程接收的任何其他数据之后，因为，FIN的接收意味着接收端应用进程在相应连接上再无额外数据可接收。

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既然每个方向都需要一个FIN和一个ACK，因此通常需要4个分节。

:::caution 注意

1. “通常”是指，某些情况下，步骤1的FIN随数据一起发送，另外，步骤2和步骤3发送的分节都出自执行被动关闭那一端，有可能被合并成一个分节。
2. 在步骤2与步骤3之间，从执行被动关闭一端到执行主动关闭一端流动数据是可能的，这称为“半关闭”（half-close）。
3. 当一个Unix进程无论自愿地（调用exit或从main函数返回）还是非自愿地（收到一个终止本进程的信号）终止时，所有打开的描述符都被关闭，这也导致仍然打开的任何TCP连接上也发出一个FIN。

无论是客户还是服务器，任何一端都可以执行主动关闭。通常情况是，客户执行主动关闭。

:::  

<img src={require('@site/static/img/docs/tcpintroduction-2.gif').default} width="500" />

## 四、发送

当调用Send函数时，实际上在Socket内部会做以下事项：

1. 检查Send数据的有效性。例如是否为null，长度是否为0等。
2. 检查发送缓存区是否有空闲，如果有，将需要发送的数据`复制`到缓存区，并且返回已复制的字节数。如果没有空闲，则会一直等待。

通过上述两个步骤，我们会明白，Send函数的返回，仅仅是保证数据被复制到了发送缓存区，而不是已被接收方收到。

:::tip 提示

由于Tcp协议的可靠性设计，如果成功将数据复制到缓存区，且在`没有断开`的情况下，数据就一定会被成功发送。

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:::tip 提示

调用完Send后，返回的字节数可能会小于需要发送的字节数，所以一般需要循环发送。但是在TouchSocket中，已经做了封装，所有调用Send的字节，都是完整数据发送。

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