计算机网络：TCP/UDP相关概念详解

由于TCP相关的概念在网络上众说纷纭，没有一个统一的版本，面试的时候也只是走走过场，在这篇文章，会参考Top-Down这本书的介绍对TCP相关的面试作答，笔试作答作一个规范。

先来看看UDP，这是一个比较简单的协议

UDP:

他的特点是？

1.不可靠，没有顺序的传递packet。

2. connectionless，没有三次握手（3-way shake hands）

3. 很小的header size

4.没有拥塞控制，在拥挤的情况下也能发挥作用

他用在什么地方？

1. 流媒体应用 streaming multimedia apps (loss tolerant, rate sensitive)
2. DNS
3. SNMP
4. HTTP 3.0

有一个需要注意的点：udp有一个保证可靠性的header，checksum，校验数据是否出问题。

TCP：

可靠性：

0. 首先它有checksum保证传输数据不出错

1. Stop and Wait Operation： 有序列号seq，ACK，保证数据的完整性Integrity，用piplining提高利用率utilization

2.利用piplining的时候，有Go-Back-N和Selective-Repeat机制（mechanism），超时重传（over timeout retransmission），快重传（fast retransmission）

3. MSS(maximum segment size) ，约定好最大segment size，重传也能续上

4.在复杂的网络，需要流量控制（flow control）和拥塞控制（congestion control）

如何定义timeout？

一般来说，TimeoutInterval = EstimatedRTT + 4*DevRTT

而 EstimatedRTT可以由sampleRTT计算而来，

4*DevRTT被叫做safety margin

DevRTT = (1-b)*DevRTT + b*|SampleRTT-EstimatedRTT|

什么是seq和ACK？

seq指的是，发出信息的序列号

ACK指的是，期望收到信息的序列号，因此收到三个一样的ACK，快重传这个ACK的seq

流量控制：

TCP receiver 会发送tcp报文，在报文里有一个 rwnd 区域会告知 free buffer space

拥塞控制：

1. AIMD（Additive Increase Multiplicative Decrease），拥塞也是使用一个窗口来控制，这个窗口的大小随着ACK的增加一点一点增加，但是随着loss成倍的减小
2. slow start （慢开始），建立连接的时候，cwnd初始设置为1，每次RTT变成两倍，直到first loss event发生
3. fast recovery（快恢复），如果执行到三个同样ACK时，使用AIMD减小窗口，而不是重新slow start

建立连接：

为了建立稳定的连接，并且避免历史ACK对连接的影响

1.sender send SYNbit=1，Seq=x

2. receiver send SYNbit=1 Seq=y，ACK=x+1

3.sender send ACK=y+1

4.receiver got and start the connection