TCP 为什么需要连接

复习

　　UDP 把包裹丢出去就不管了。可很多时候，我们要的是“一个字节都不能少，而且顺序不能乱”。在一个会丢包、会乱序的网络里，这该怎么做到？

　　答案是 TCP（传输控制协议，Transmission Control Protocol）。而它的第一步，就是“建立连接”。

　　先想清楚：为什么可靠传输这么难？

　　因为网络本身不可靠：包可能丢失、可能乱序到达、可能重复。要在这之上做到可靠，双方必须“心里有数”——共同维护一套状态：

　　关键在于：这些状态必须双方一致。 如果发送方以为“序号到 100 了”，接收方却以为只到 80，那后面的对账就全乱了。

　　于是，TCP 在正式传数据之前，先做一件事：让双方对齐这些状态。 这一步，就是我们说的“建立连接”。

　　它要协商的，至少包括：

　　连接建立好了，后面每一段数据都能带着序号、被确认，双方据此判断“有没有丢、要不要重传”。

　　要特别澄清一点：TCP 的“连接”，并不是真的拉了一根物理线路。

　　网络上没有一根专属的线，数据包依旧是一段段独立传输的。所谓“连接”，只是双方各自在内存里记下一套共同的状态，并约定好按同一套规则收发。它更像两个人约定“我们现在开始按这个规矩对话”，而不是真的修了一条电话专线。

　　这也带来一个后果：一旦某一方状态丢失（比如机器崩溃重启），另一方还以为连接在，就会出现“我说着话，对面却已经忘了我是谁”的情况。这正是后面要处理的连接管理问题。

　　那么，这套状态具体是怎么对齐的？下一章看看那个著名的“三次握手”。

思考题 1

　　为什么可靠传输需要双方共同维护状态，而不能只靠发送方？

思考题 2

　　TCP 的“连接”为什么说是逻辑上的，而不是真的有一根线？

　　因为确认、重传和顺序都依赖双方对“收到哪里”的一致理解。接收方要告诉发送方哪些收到了、还缺什么；双方还要就序号、窗口等达成一致。只靠发送方一方，无法知道对面到底收没收到。

　　因为网络里没有为这条通信保留任何专线，数据包仍是一段段独立转发的。所谓连接，只是双方在各自内存里维护一套共同状态、按约定规则收发而已，所以它是逻辑上的约定，而非物理链路。

设计师 | 南国微雪