字节面试被虐后，TCP数据可靠传输终于搞懂了

前端

2023-10-17 13:38:41

TCP可靠数据传输：为您的数据提供安全保障

TCP 简介

在浩瀚的互联网世界中，TCP（传输控制协议）就像一位可靠的邮递员，确保您的数据在发送和接收端之间安全传递。TCP是一种面向连接的传输层协议，它建立并维护可靠的连接，为应用程序提供稳定的数据传输服务。

三次握手：建立连接的坚固桥梁

就像在建立友谊之前先打招呼一样，TCP也通过三次握手 过程来建立连接。这个过程包括三个关键步骤：

客户端你好（SYN）： 客户端首先发送一个“你好”报文（SYN），表明它希望建立连接。
服务器你好+确认（SYN+ACK）： 服务器收到“你好”报文后，回应一个“你好+确认”报文（SYN+ACK），确认它也希望连接。
客户端确认（ACK）： 最后，客户端发送一个“确认”报文（ACK），确认它收到了服务器的“你好+确认”报文。

就这样，握手完成，连接建立，客户端和服务器可以开始交换数据。

滑动窗口：控制数据流的阀门

为了确保数据平稳有序地传输，TCP使用滑动窗口 机制。它就像一个可调整的窗口，控制发送方可以发送的数据量。当接收方有足够的空间来接收数据时，窗口就扩大，允许发送方发送更多数据。当接收方缓冲区已满时，窗口就会缩小，迫使发送方放慢速度。

流量控制：防止数据洪流

为了防止网络出现堵塞，TCP还采用了流量控制 机制。它就像一个交通信号灯，根据接收方的处理能力调节发送方的发送速率。当接收方处理得不够快时，发送方就会放慢发送速度，避免数据积压。

拥塞控制：智慧应对网络拥堵

网络有时就像交通拥堵的道路，当数据量激增时，可能会出现延迟和丢包。TCP的拥塞控制 机制就像一个智慧的司机，能够动态调整发送速率，避免网络拥堵。它通过监测网络状况，在拥堵时减慢速度，在畅通时加快速度。

四次挥手：优雅地告别

当数据传输完成时，是时候结束这场连接之旅了。就像礼貌地告别一样，TCP通过四次挥手 过程优雅地关闭连接：

客户端再见（FIN）： 客户端发送一个“再见”报文（FIN），表明它希望关闭连接。
服务器确认（ACK）： 服务器收到“再见”报文后，发送一个“确认”报文（ACK），确认它收到了“再见”报文。
服务器再见（FIN）： 服务器发送一个“再见”报文（FIN），表明它也希望关闭连接。
客户端确认（ACK）： 最后，客户端发送一个“确认”报文（ACK），确认它收到了服务器的“再见”报文。

四次挥手完成，连接断开，客户端和服务器挥手告别。

代码示例：使用 Python 实现 TCP 连接

以下 Python 代码示例演示了如何使用 socket 模块建立和关闭 TCP 连接：

import socket

# 建立 TCP 连接
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client_socket.connect(('127.0.0.1', 8080))

# 发送数据
client_socket.sendall(b'Hello from client!')

# 接收数据
data = client_socket.recv(1024)
print(f'Received data from server: {data.decode()}')

# 关闭 TCP 连接
client_socket.close()