详细总结：TCP为何是可靠的

TCP协议保证数据传输可靠性的方式主要有5种：

1.校验和

   发送的数据包的二进制相加然后取反，目的是检测数据在传输过程中的任何变化。
   如果收到段的检验和有差错，TCP将丢弃这个报文段和不确认收到此报文段。 

2.确认应答+***

   TCP给发送的每一个包进行编号，接收方对数据包进行排序，把有序数据传送给应用层。 

3.超时重传

   当TCP发出一个段后，它启动一个定时器，等待目的端确认收到这个报文段。
   如果不能及时收到一个确认，将重发这个报文段。 

4.流量控制

   TCP连接的每一方都有固定大小的缓冲空间，TCP的接收端只允许发送端发送接收端缓冲区能接纳的数据。
   当接收方来不及处理发送方的数据，能提示发送方降低发送的速率，防止包丢失。
   TCP使用的流量控制协议是可变大小的滑动窗口协议。
   接收方有即时窗口（滑动窗口），随ACK报文发送

5.拥塞控制

   当网络拥塞时，减少数据的发送。
   发送方有拥塞窗口，发送数据前比对接收方发过来的即使窗口，取小
   慢启动、拥塞避免、拥塞发送、快速恢复

说一下流量控制和拥塞控制的区别:
流量控制：流量控制是作用于接收者的，它是控制发送者的发送速度从而使接收者来得及接收，防止分组丢失的。
拥塞控制：拥塞控制是作用于网络的，它是防止过多的数据注入到网络中，避免出现网络负载过大的情况

分别仔细分析一下这五种：

1.校验和

校验和的计算方法( IP 首部中的校验和为例)
方法是计算16位的二进制和，首先将校验和字段(16位)置0，将每个16位相加，若最后未到16字节,则以0补充，然后对结果取反，结果存在校验和字段中，
然后接收端接收到报文后，头部是包含之前的校验和，则接收端又计算全部的二进制和，然后取反，如果结果为0则传输没出问题。否则出错
如果出错：接收端就会丢弃这个报文的接收。从而发送端等待确认超时后，会自动重发该数据包

我引用了之前学习保存的一张图。能很好的说明情况。

2.确认应答+***

以TCP三次握手和四次挥手为例子。
如果是传输过程中。ACK代表期望下次收到的是什么报文，如果丢包了，假设X端发给Y端1000-1009的包，如果1004在这个过程丢包了，那么ack这个应答就跟***不匹配。就会转到重传阶段
如果重发：接收方发现接收的数据已存在（，所以***还有去除重复数据的作用），那么直接丢弃，仍旧发送ACK应答。

3.超时重传

发送方没有接收到响应的ACK报文原因可能有两点：

a、数据在传输过程中由于网络原因等直接全体或者部分丢包，接收方没有接收到。
b、接收方接收到了响应的数据，但是发送的ACK报文响应却由于网络原因丢包了。

TCP在解决这个问题的时候引入了一个新的机制，叫做超时重传机制
如果是第一个原因，接收方收到二次重发的数据后，便进行ACK应答。
如果是第二个原因，接收方发现接收的数据已存在（判断存在的根据就是***，***还有去除重复数据的作用），那么直接丢弃，仍旧发送ACK应答。

超时以500ms为一个单位进行控制
如果重发一次后，得不到应答，等待2500ms后进行重传
如果仍然得不到应答，等待4500ms进行重传，依次类推，以指数形式递增
累计到一定的重传次数，TCP认为网络或者对端主机出现异常，强制关闭连接

4.流量控制

接收端滑动窗口大小是由接收端的接收能力决定的，发送方的发送窗口不能超过接收方给出的接收窗口的数值。

4.拥塞控制

TCP传输的过程中，发送端开始发送数据的时候，如果刚开始就发送大量的数据，那么就可能造成一些问题。网络可能在开始的时候就很拥堵，如果给网络中在扔出大量数据，那么这个拥堵就会加剧。拥堵的加剧就会产生大量的丢包，就对大量的超时重传，严重影响传输。

慢启动：所以TCP引入了慢启动的机制，在开始发送数据时，先发送少量的数据探路。探清当前的网络状态如何，再决定多大的速度进行传输。这时候就引入一个叫做拥塞窗口的概念。发送刚开始定义拥塞窗口为 1，每次收到ACK应答，拥塞窗口加 1。在发送数据之前，首先将拥塞窗口与接收端反馈的窗口大小比对，取较小的值作为实际发送的窗口。

拥塞避免：拥塞窗口的增长是指数级别的。慢启动的机制只是说明在开始的时候发送的少，发送的慢，但是增长的速度是非常快的。为了控制拥塞窗口的增长，不能使拥塞窗口单纯的加倍，设置一个拥塞窗口的阈值，当拥塞窗口大小超过阈值时，不能再按照指数来增长，而是线性的增长。在慢启动开始的时候，慢启动的阈值等于窗口的最大值，一旦造成网络拥塞，发生超时重传时，慢启动的阈值会为原来的一半（这里的原来指的是发生网络拥塞时拥塞窗口的大小），同时拥塞窗口重置为 1。

快重传：比如发送了1001，1002接收方也正常回应了，而发送1003丢包，接收方没有收到，此时发送方发送了1004，接收方还是回应ACK1003表示期望收到1003的包，这种情况会持续三次，三次之后发送方不必等待超时的时间，即可立即发送丢失的1003，此时三次之后假设1004，1005，1006都正常接收，那么下次也是回应ACK=1007，因为缓存队列中已经有了

快恢复：新的阈值通常为窗口大小的一半，如图中24->12，阈值只要作为一个门槛，达到阈值了就是拥塞避免算法慢慢加，别以为到了阈值就会发生堵塞。其实要到真的堵塞了才知道堵塞了。把cwnd值设置为慢启动门限减半后的值，然后开始执行拥塞避免算法，拥塞窗口cwnd值线性增大。

这里引用计算机网络书上的图作为例子理解：