TCP协议：如何保证页面文件能被完整地送达浏览器呢？

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“FP（First Paint）”，是指从页面加载到首次开始绘制的时长。 那什么影响FP指标呢？其中一个重要的因素是网络加载速度。 不管你是使用HTTP，还是使用WebSocket，它们都是基于TCP/IP的，如果你对这些原理有足够了解，也就清楚如何去优化Web性能，或者能更轻松地定位Web问题了

互联网中的数据是通过数据包来传输的。如果发送的数据很大，那么该数据就会被拆分为很多小数据包来传输。

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IP：把数据包送达目的主机

数据包要在互联网上进行传输，就要符合网际协议（Internet Protocol，简称IP）标准

IP头是IP数据包开头的信息，包含IP版本、源IP地址、目标IP地址、生存时间等信息

数据从主机A到主机B的过程：

• 上层将数据包交给网络层；
• 网络层再将IP头附加到数据包上，组成新的 IP数据包，并交给底层；
• 底层通过物理网络将数据包传输给主机B；
• 数据包被传输到主机B的网络层，在这里主机B拆开数据包的IP头信息，并将拆开来的数据部分交给上层；
• 最终，数据包就到达了主机B的上层了

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UDP：把数据包送达应用程序

IP是非常底层的协议，只负责把数据包传送到对方电脑。需要基于IP之上开发能和应用打交道的协议，最常见的是“用户数据包协议（User Datagram Protocol）”，简称UDP

UDP中一个最重要的信息是端口号，每个想访问网络的程序都需要绑定一个端口号。通过端口号UDP就能把指定的数据包发送给指定的程序了，所以IP通过IP地址信息把数据包发送给指定的电脑，而UDP通过端口号把数据包分发给正确的程序。和IP头一样，端口号会被装进UDP头里面，UDP头再和原始数据包合并组成新的UDP数据包。UDP头中除了目的端口，还有源端口号等信息

数据包从主机A旅行到主机B的路线：

• 上层将数据包交给传输层；

• 传输层会在数据包前面附加上UDP头，组成新的UDP数据包，再将新的UDP数据包交给网络层；

• 网络层再将IP头附加到数据包上，组成新的IP数据包，并交给底层；

• 数据包被传输到主机B的网络层，在这里主机B拆开IP头信息，并将拆开来的数据部分交给传输层；

• 在传输层，数据包中的UDP头会被拆开，并根据UDP中所提供的端口号，把数据部分交给上层的应用程序；

• 最终，数据包就旅行到了主机B上层应用程序这里

UDP的优点：

UDP不能保证数据可靠性，但是传输速度却非常快

UDP的缺点：

虽然UDP可以校验数据是否正确，但是对于错误的数据包，UDP并不提供重发机制，只是丢弃当前的包，而且UDP在发送之后也无法知道是否能达到目的地。

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TCP：把数据完整地送达应用程序

TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。相对于UDP，TCP有下面两个特点:

1. 对于数据包丢失的情况，TCP提供重传机制；
2. TCP引入了数据包排序机制，用来保证把乱序的数据包组合成一个完整的文件。

TCP单个数据包的传输流程和UDP流程差不多，不同的地方在于，通过TCP头的信息保证了一块大的数据传输的完整性。 TCP头除了包含了目标端口和本机端口号外，还提供了用于排序的序列号，以便接收端通过序号来重排数据包。

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TCP连接过程

包括了“建立连接”“传输数据”和“断开连接”三个阶段。

• 首先，建立连接阶段。这个阶段是通过“三次握手”来建立客户端和服务器之间的连接。TCP 提供面向连接的通信传输。面向连接是指在数据通信开始之前先做好两端之间的准备工作。所谓三次握手，是指在建立一个TCP连接时，客户端和服务器总共要发送三个数据包以确认连接的建立。
• 其次，传输数据阶段。在该阶段，接收端需要对每个数据包进行确认操作，也就是接收端在接收到数据包之后，需要发送确认数据包给发送端。所以当发送端发送了一个数据包之后，在规定时间内没有接收到接收端反馈的确认消息，则判断为数据包丢失，并触发发送端的重发机制。同样，一个大的文件在传输过程中会被拆分成很多小的数据包，这些数据包到达接收端后，接收端会按照TCP头中的序号为其排序，从而保证组成完整的数据。
• 最后，断开连接阶段。数据传输完毕之后，就要终止连接了，涉及到最后一个阶段“四次挥手”来保证双方都能断开连接

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所谓三次握手(Three-way Handshake)，是指建立一个 TCP 连接时，需要客户端和服务器总共发送3个包。 三次握手的目的是连接服务器指定端口，建立 TCP 连接，并同步连接双方的序列号和确认号，交换 TCP 窗口大小信息。

• 第一次握手(SYN=1, seq=x):

客户端发送一个 TCP 的 SYN 标志位置1的包，指明客户端打算连接的服务器的端口，以及初始序号 X,保存在包头的序列号(Sequence Number)字段里。 发送完毕后，客户端进入 SYN_SEND 状态。

• 第二次握手(SYN=1, ACK=1, seq=y, ACKnum=x+1):

服务器发回确认包(ACK)应答。即 SYN 标志位和 ACK 标志位均为1。服务器端选择自己 ISN 序列号，放到 Seq 域里，同时将确认序号(Acknowledgement Number)设置为客户的 ISN 加1，即X+1。 发送完毕后，服务器端进入 SYN_RCVD 状态。

• 第三次握手(ACK=1，ACKnum=y+1)

客户端再次发送确认包(ACK)，SYN 标志位为0，ACK 标志位为1，并且把服务器发来 ACK 的序号字段+1，放在确定字段中发送给对方，并且在数据段放写ISN的+1 发送完毕后，客户端进入 ESTABLISHED 状态，当服务器端接收到这个包时，也进入 ESTABLISHED 状态，TCP 握手结束。

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TCP 的连接的拆除需要发送四个包，因此称为四次挥手(Four-way handshake)，也叫做改进的三次握手。客户端或服务器均可主动发起挥手动作，在 socket 编程中，任何一方执行 close() 操作即可产生挥手操作。

• 第一次挥手(FIN=1，seq=x)

假设客户端想要关闭连接，客户端发送一个 FIN 标志位置为1的包，表示自己已经没有数据可以发送了，但是仍然可以接受数据。发送完毕后，客户端进入 FIN_WAIT_1 状态。

• 第二次挥手(ACK=1，ACKnum=x+1)

服务器端确认客户端的 FIN 包，发送一个确认包，表明自己接受到了客户端关闭连接的请求，但还没有准备好关闭连接。 发送完毕后，服务器端进入 CLOSE_WAIT 状态，客户端接收到这个确认包之后，进入 FIN_WAIT_2 状态，等待服务器端关闭连接。

• 第三次挥手(FIN=1，seq=y)

服务器端准备好关闭连接时，向客户端发送结束连接请求，FIN 置为1。 发送完毕后，服务器端进入 LAST_ACK 状态，等待来自客户端的最后一个ACK。

• 第四次挥手(ACK=1，ACKnum=y+1)

客户端接收到来自服务器端的关闭请求，发送一个确认包，并进入 TIME_WAIT状态，等待可能出现的要求重传的 ACK 包。 服务器端接收到这个确认包之后，关闭连接，进入 CLOSED 状态。

客户端等待了某个固定时间（两个最大段生命周期，2MSL，2 Maximum Segment Lifetime）之后，没有收到服务器端的 ACK ，认为服务器端已经正常关闭连接，于是自己也关闭连接，进入 CLOSED 状态。