TCP没那么难吧？这篇一定要看
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大流程看起来就是这样，也不难理解。不过仔细想想，还是有不少问题得考虑的。比如状态问题，既然TCP是网络通讯，会发生延迟，那么在“信息已经发送，但还没有收到确认”的时候，应当是有个明确状态的，否则会发生状态的错乱。实际上TCP也确实做到了这点，它背后有一台完整的状态机，确保每时每刻，每个动作发生之后，状态都完全可控，一切尽在掌握，不会出现任何“孤点”和“断头路”。  上图是TCP的状态转移图的局部，覆盖了建立链接的状态，感兴趣的读者可以按照自己实地走走看(说个题外话，“自己模拟在图上走走”看起来土，其实高科技领域也挺常用。设计波音737的时候，开始大家都不知道发动机怎么摆比较好，设计师乔·萨特就在纸上画出机身和发动机的模型，把发动机模型剪下来在飞机各处摆放，最终发现吊在翼下最合适)。 我在之前关于软件设计的文章里几次提到状态图、状态转移函数，无论是用户生命周期、订单流转过程，都可以用这个工具来解决。遗憾的是，我发现还有许多设计人员不懂得或者不习惯用使用它，实在很可惜。 回到TCP建立连接的过程，我们还要注意ISN。在建立连接时必须先确定ISN，通过它把客户端和服务器的计数对齐。通常的教材上说，ISN是随机生成的，这样就保证了唯一性。 随机的目的是保持唯一，但千万不要以为“随机就不会重复”，简单的“取随机数”是很容易碰撞的。所以传统的“随机”方案是维护一个时钟和一个32位的计数器，时钟每过4毫秒，计数器自增1。因为2^32毫秒就是差不多4个半小时(MSL，Max Segment Lifetime)，这基本超出了任何数据包在网络中的可能传输时间，所以可以认为这种ISN是独一无二的。 但这种方案也有风险，既然这样的ISN是连续的，那么中途的恶意程序可能能够预测ISN的生成规律，从而伪造ISN…… 总之ISN的生成是个有趣的设计问题，这里不展开了，有兴趣可以自己搜索资料阅读。 我在开发中遇到不少程序员，一旦需要避免重复，就想到“生成随机数”，根本不管随机数也可能碰撞。更有甚者，一旦遇到类似ISN的场合，就想当然把初始值设定为0，真是让人欲哭无泪(有没有想过ISN为什么不能设定为0呢，欢迎留言讨论)。 说完了建立连接的握手，我们再来看终止连接的挥手。通常大家都知道，TCP是“三次握手，四次挥手”(虽然我很不赞成“次”，但既然它已经约定俗成，这里还是延用通用的说法吧)。那么，为什么要四次才能挥手呢? 知道这个答案的人比能讲清楚“三次握手”的要多。通常的答案都是：TCP是双向通讯协议，要结束连接，双方都必须发送终止信号，告诉对方后续再没有数据发过来了，并等待对方确认，所以一共需要2+2=4次。  如果你之前看过建立连接的过程，大概会有这样的疑问：既然建立连接的时候可以节省一步，把服务端返回SYN和ACK合并到一起，那么结束连接的时候，是否也可以把服务端返回的SYN和FIN合并起来，节省一步呢? 想到了这个问题就值得恭喜，因为你不是只满足于“知其然”，而希望“知其所以然”。不过我们也需要想到，既然TCP连接的建立和终止都是同一批人定义的，既然他们能想到在建立连接时节省一步，那么他们没有理由在终止连接时不做节省。之所以没有“节省”，一定是有理由存在的。 没错，确实是有理由的，而且这个理由很好理解，因为建立和终止连接的场景是不一样的。在建立连接之前，客户端和服务器端都不会向对方发送任何数据，所以在服务端返回ACK的时候带上SYN，客户端当然知道这是从服务端收到的第一个数据包。 而在结束连接时，客户端向服务端发送FIN，表示“我这边不会继续发送数据过来了”，服务端响应ACK，这都没有问题。但此时，服务端之前向客户端发送数据的操作可能还没有完成，服务端仍然在向客户端传输数据。如果服务端把FIN和ACK合并起来，就会出现这样的情况：客户端的数据还没有接受完，忽然收到服务端的消息“后续没有数据了，终止连接”。显然，这种情况不应当出现，所以不能把ACK和FIN合并在一起，所以终止连接必须要四步。 最近和实习生聊天，说起开发中遇到的各种问题，以及对应的模型，大家听得入迷。事后有人问我：为什么我们工作中遇不到这么有意思的问题呢?我知道，这是个比较典型的问题。其实答案也很典型：因为你没有去深究问题背后的原型。懂得了背后的原型，就具备了“从已知推导无知”的本领，也具备了“从无知中发现已知”的眼光。 我和朋友聊开发有个共同的判断：TCP的握手和挥手看起来简单，但真让如今的开发人员去设计握手和挥手流程，估计有超过一半的人设计不出稳定、可靠、高效的握手和挥手流程。这样说来，许多业务系统里业务层面的通讯极不可靠，协议设计错漏百出，也是无奈的结果了。 补充一句。我曾在面试中遇到过这样的人，非名校毕业，已经有五年工作经验，除了对流行的框架和热点问题对答如流，对数据库理论、网络基础知识、数据结构和算法依然如数家珍。事实充分证明，不是所有人工作之后就把大学的知识丢个精光的，事实也证明，这样的候选人确实能担大任。 【编辑推荐】
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