提到TCP和UDP的區(qū)別，很容易想到的就是TCP的可靠性，那TCP是通過什么機(jī)制實(shí)現(xiàn)了可靠性的呢？解釋這個(gè)之前先來區(qū)分TCP中的大寫ACK和小寫ack?？匆粡埥?jīng)典的TCP三次握手過程圖：
這張圖里似乎有個(gè)大寫的ACK也有個(gè)小寫的ack，這也是容易混淆的地方。
大寫的ACK是控制位，在TCP報(bào)文頭中有8個(gè)標(biāo)志比特，也就是TCP報(bào)文頭中有8位大小的數(shù)據(jù)是標(biāo)志位，看一下TCP報(bào)文格式更好理解：
它們中的多個(gè)可以同時(shí)被設(shè)置成1：
CWR（Congestion Window Reduce）：擁塞窗口減少標(biāo)志，用來表明它接收到了設(shè)置ECE標(biāo)志的TCP包。并且，發(fā)送方收到消息之后，通過減小發(fā)送窗口的大小來降低發(fā)送速率。
ECE（ECN Echo）：用來在TCP三次握手時(shí)表明一個(gè)TCP端是具備ECN功能的。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，它也用來表明接收到的TCP包的IP頭部的ECN被設(shè)置為 11，即網(wǎng)絡(luò)線路擁堵。
URG（Urgent）：表示本報(bào)文段中發(fā)送的數(shù)據(jù)是否包含緊急數(shù)據(jù)。URG=1時(shí)表示有緊急數(shù)據(jù)。當(dāng)URG=1時(shí)，后面的緊急指針字段才有效。
ACK：表示前面的確認(rèn)號字段是否有效。ACK=1時(shí)表示有效。只有當(dāng) ACK=1時(shí)，前面的確認(rèn)號字段才有效。TCP規(guī)定，連接建立后，ACK必須為 1。
PSH（Push）：告訴對方收到該報(bào)文段后是否立即把數(shù)據(jù)推送給上層。如果值為1，表示應(yīng)當(dāng)立即把數(shù)據(jù)提交給上層，而不是緩存起來。
RST：表示是否重置連接。如果RST=1，說明TCP連接出現(xiàn)了嚴(yán)重錯(cuò)誤（如主機(jī)崩潰），必須釋放連接，然后再重新建立連接。
SYN：在建立連接時(shí)使用，用來同步序號。當(dāng)SYN=1，ACK=0時(shí)，表示這是一個(gè)請求建立連接的報(bào)文段；當(dāng)SYN=1，ACK=1時(shí)，表示對方同意建立連接。SYN=1時(shí)，說明這是一個(gè)請求建立連接或同意建立連接的報(bào)文。只有在前兩次握手中SYN才為1。
FIN：標(biāo)記數(shù)據(jù)是否發(fā)送完畢。如果 FIN=1，表示數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)送完成，可以釋放連接。
這是大寫的ACK，而小寫的ack是確認(rèn)序列號，和它一對的是seq即順序序列號，也就是上圖TCP報(bào)文格式中的Sequence Number和Acknowledgment Number。
前面說了這么多只是為了區(qū)分TCP中的大寫ACK和小寫ack，也沒其他方法就用大小寫區(qū)分吧，本文關(guān)注的重點(diǎn)就是TCP中的seq和ack機(jī)制，通過它們實(shí)現(xiàn)了TCP的可靠性傳輸，當(dāng)然TCP通過很多方面去保證了可靠性傳輸，這里seq和ack機(jī)制是防止數(shù)據(jù)丟失丟包的機(jī)制。
順序號seq：用來標(biāo)識(shí)從TCP源端向TCP目的端發(fā)送的數(shù)據(jù)字節(jié)流，它表示在這個(gè)報(bào)文段中的第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的順序號。理解起來就是TCP用順序號對每個(gè)字節(jié)進(jìn)行計(jì)數(shù)。由上圖TCP報(bào)文格式中可以看出序號是 32bit 的無符號數(shù)，序號到達(dá) 后又重新開始計(jì)數(shù)。當(dāng)建立一個(gè)新的連接時(shí)，順序號字段包含由這個(gè)主機(jī)選擇的該連接的初始順序號 ISN （ Initial Sequence Number ），也就是說seq并不一定是從0開始的，所以剛在畫TCP三次握手的時(shí)候，寫的seq=x，即使還沒有數(shù)據(jù)傳輸，seq包含了ISN后就成了一個(gè)隨機(jī)數(shù)，并不是0。
確認(rèn)號ack：理解起來就一句話，所期望收到的下一個(gè)順序號seq。
TCP為應(yīng)用層提供全雙工服務(wù)，這意味數(shù)據(jù)能在兩個(gè)方向上獨(dú)立地進(jìn)行傳輸，也就是說服務(wù)端和客戶端都可能成為數(shù)據(jù)接收或者數(shù)據(jù)發(fā)送的一端。
數(shù)據(jù)發(fā)送端在發(fā)送TCP報(bào)文時(shí)，計(jì)算在本次seq計(jì)數(shù)內(nèi)，之前所有發(fā)送的報(bào)文中數(shù)據(jù)長度之和是多少，也就是計(jì)數(shù)記到哪里了，這就是seq。然后再計(jì)算之前所有收到的報(bào)文中收到的數(shù)據(jù)長度之和是多少，這就是ack。需要注意的是seq和ack是分開計(jì)數(shù)的。需要注意的是，SYN和FIN的TCP報(bào)文傳輸雖然沒有數(shù)據(jù)，但是數(shù)據(jù)長度算1，ACK的傳輸，數(shù)據(jù)長度算0。
數(shù)據(jù)接收端收到TCP報(bào)文后，將這次報(bào)文中的seq取出來，和自己最后一次發(fā)送的ack對比，如果一致，則代表數(shù)據(jù)沒有丟失，理解起來就是這次的順序號和上次自己期望的順序號一致嘛。如果不一致就說明有丟包發(fā)生。其實(shí)就是TCP用0~對每個(gè)字節(jié)進(jìn)行計(jì)數(shù)，用下圖舉個(gè)例子解釋一下：
三個(gè)過程：
1.A在發(fā)送某個(gè)TCP報(bào)文前，發(fā)現(xiàn)此時(shí)自己這邊的seq計(jì)數(shù)已經(jīng)到了x，那這次的報(bào)文中seq=x，也就是在一次seq計(jì)數(shù)內(nèi)，該端之前所有發(fā)送的報(bào)文中數(shù)據(jù)長度之和為x。然后這次又在這個(gè)報(bào)文中攜帶了長度為100bit的數(shù)據(jù)。
2.B在收到這個(gè)報(bào)文后，拿到報(bào)文中的seq=x，又拿到了長度為100bit的數(shù)據(jù)，然后回包的時(shí)候ack=x+100。意思是告訴B你已經(jīng)發(fā)了x+100位的數(shù)據(jù)了，下次發(fā)包的時(shí)候別忘了把seq改成x+100。
3.A收到B回的數(shù)據(jù)包后，拿到報(bào)文中的ack=x+100，然后和自己這邊的計(jì)數(shù)著的seq一比對，如果一樣，說明A發(fā)的B都收到了沒問題，如果不一樣，假如A一看自己這邊的seq已經(jīng)等于y了，也就是自己計(jì)數(shù)著的已經(jīng)發(fā)送y位的數(shù)據(jù)了，可是聽B的意思它才收到x+100位數(shù)據(jù)，丟包了唄。然后就是重發(fā)什么的是TCP的另外一些機(jī)制。
TCP就是通過seq和ack機(jī)制去確認(rèn)傳輸過程中有沒有丟包現(xiàn)象，前面說在一次計(jì)數(shù)范圍內(nèi)，seq并不一定是從0開始的，可以當(dāng)我們用Wireshark抓包時(shí)，上面顯示的seq確實(shí)從0開始的，這是因?yàn)閃ireshark等抓包軟件為了讓seq和ack展示更直觀，自動(dòng)幫我們減去了初始順序號 ISN，當(dāng)然也可以設(shè)置為直接展示真正的seq和ack，那就看著比較亂了，貼一張Wireshark處理后的seq和ack變化過程圖：
圖中前三步即TCP的三次握手，之后是數(shù)據(jù)傳輸?？梢越Y(jié)合該圖去更好的理解本文。
