TCP/IP 協議三次握手（Three Way Handshake）#
三次握手是用於建立客戶端與伺服器的 TCP 連接，確保連接是可靠的、同步的。
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第一次握手：SYN
- 客戶端向伺服器發送一個 SYN（Synchronize）報文，表示請求建立連接。
- 客戶端進入
SYN-SENT狀態，等待伺服器響應。
客戶端 - SYN ---> 伺服器 -
第二次握手：SYN-ACK
- 伺服器受到客戶端的 SYN 報文後，回應一個 SYN-ACK（Synchronize Acknowledge）報文，表示接受並同意建立連接，同時也向客戶端發送一個 SYN，請求建立反向連接。
- 伺服器進入
SYN-RECEIVED狀態。
客戶端 <--- SYN-ACK - 伺服器 -
第三次握手：ACK
- 客戶端收到伺服器的 SYN-ACK 報文後，發送一個確認 ACK 報文，表示連接已建立。
- 客戶端進入 ESTABLISHED 狀態，伺服器收到 ACK 後也進入
ESTABLISHED狀態。
客戶端 - ACK ---> 伺服器
三次握手的目的#
確保雙方能正確發送和接收數據，並同步雙方的序列號。
解釋 TCP 需要三次握手的原因#
三次握手是為了確保雙方都有發送和接收的能力（雙方都要確認對方有發送和接收的能力）。
- 第一次握手：客戶端告訴伺服器，自己可以發送數據。
- 第二次握手：伺服器告訴客戶端，自己可以收發數據。
- 第三次握手：客戶端告訴伺服器，自己可以接收數據。
TCP/IP 協議四次揮手（Four Way Handshake）#
四次回收用於斷開客戶端與伺服器的連接，由於 TCP 是全雙工協議，連接斷開時需要雙方各自關閉發送和接收通道，因此需要四次揮手來完成斷開操作。
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第一次揮手：FIN
- 客戶端發送 FIN（Finish）報文，表示不再發送數據，但仍可以接收數據。
- 客戶端進入 FIN-WAIT-1 狀態。
客戶端 - FIN ---> 伺服器 -
第二次揮手：ACK
- 伺服器受到客戶端的 FIN 報文後，發送一個 ACK 報文，表示確認受到 FIN 報文，但伺服器仍可能有數據需要發送。
- 伺服器進入 CLOSE-WAIT 狀態，客戶端進入 FIN-WAIT-2 狀態。
客戶端 <--- ACK - 伺服器 -
第三次揮手：FIN
- 伺服器完成數據發送後，向客戶端發送 FIN 報文，表示數據傳輸結束，準備關閉連接。
- 伺服器進入 LAST-ACK 狀態。
客戶端 <--- FIN - 伺服器 -
第四次揮手：ACK
- 客戶端收到伺服器的 FIN 報文後，發送一個 ACK 報文，表示確認關閉連接。
- 客戶端進入 TIME-WAIT 狀態，等待一段時間（一般為 2 * MSL，最大報文存活時間）後，正式關閉連接，進入 CLOSED 狀態。伺服器在收到 ACK 後立即進入 CLOSED 狀態。
客戶端 - ACK ---> 伺服器
簡述 TCP 擁塞控制算法#
- 慢啟動：建立連接後，初始化發送窗口大小，隨著每次發送 ACK 到達，窗口大小呈指數級增長，直到達到擁塞閾值。
- 擁塞避免：當窗口大小達到閾值後，發送方每次只增加一個 MSS。
- 快速重傳：在沒有等待超時的情況下，接收方連續發送 3 個重複的 ACK 時，發送方立即重傳相應的報文段。
- 快速恢復：當進入快速重傳階段後，發送方將窗口減半。
簡述 MTU 和 MSS#
MTU（Maximum Transmission Unit）：最大傳輸單元，表示網路層一次能傳輸的最大數據包大小，以太網通常為 1500 Byte。
MSS（Maximum Segment Size）：最大報文段大小，TCP 層能夠發送的單個數據段的最大字節數，通常是 MTU 減去 TCP/IP 頭部大小。
TCP 粘包問題#
當客戶端發送多個數據包給伺服器時，伺服器底層的 TCP 接收緩衝區受到的數據為粘在一起的。
TCP 底層通信是面向字節流的，面向連接的協議，TCP 保證發送數據的準確性和順序性，字節流以字節為單位。
假設 TCP 緩衝區的大小為 10 個字節，當發送 4 個字節的數據（"aaaa"），緩衝區還剩餘 6 個字節的空閒空間，再次發送 7 個字節的數據（"bbbbbbc"），則客戶端第一次接收的數據是 "aaaabbbbbb" ，剩餘 1 個字節的數據未發送，等待下一次發送。
TCP 粘包產生的原因#
多個小數據包在傳輸過程中粘在一起，接收端無法區分這些包的邊界，導致接收到的數據合併在一起。
- （發的太快）當客戶端的發送頻率遠高於伺服器的接收頻率。
- （發的太少）TCP 底層的安全和效率機制，其不允許字節數特別少的小包發送頻率過高，TCP 會在底層累計到一定大小才一起發送。（Nagle）
- （緩衝區殘留）發送端的緩衝區中有上一次未發送完的數據，或接收端的緩衝區中有未取出的數據。
TCP 黏包處理的方式#
主要採用應用層定義收發包格式的方法，俗稱切包處理
使用 TLV 協議#
TLV（Type Length Value）協議。
+---------+---------+---------+
| type | length | value |
+---------+---------+---------+
打包發送的數據，解包接收的數據。
使用分隔符#
在報文之間增加特殊字符
設置固定長度的報文#
規定報文的長度，接收方根據長度拆分。
TCP 實現全雙工的方式#
- 獨立的發送和接收緩衝區，通信雙方都有一個發送緩衝區和接收緩衝區，通信雙方在發送數據時可以接收數據，反之依然。
- 獨立的序列號和確認機制，TCP 將要發送的數據流切分為多個報文段，每個報文段的字節都有唯一的序列號，確保發送的數據包在整個數據流中的位置，接收方可以根據序列號判斷數據的正確順序以及是否有丟包。
- 流量控制，TCP 通過控制滑動窗口機制調整發送速率，保證不會讓接收方的緩衝區溢出（被數據淹沒）。
- 擁塞控制，控制通過調節發送方的發送速率來防止網路過載。