上一篇文章说起http1.1协议并没有效利用tcp协议，而且tcp协议的连接耗时，接下来，我们来瞧一瞧tcp协议。上图是建立tcp协议的过程以及传输文件的过程。这篇文章带领大家使用抓包工具来分析tcp协议
下载抓包分析工具wireshark
wireshark是一款强大的抓包分析工具，下载地址自行google,度娘。使用教程自行google,度娘。启动wireshark 如下所示
TCP协议的包头构成
我们上面的一片文章说了osi 七层协议模型，从底由上分别为物理层，数据链路层， 网络层，传输层 ,会话层，表示层 ，应用层，应用层。TCp/IP协议剔除了其中会话层，表示层 ,变成了物理层，数据链路层， 网络层，传输层 ，应用层。如下图所示
osi模型和tcp协议模型
我们使用telnet 来请求 http://www.alonehero.com 然后使用wireshark来捕获tcp包视频如下
抓包如下图
我们可以看到31，32，33 建立了三次握手协议，第714个包是telnet 向www.alonehero.com 发送www的请求。我们打开第714个包，包内容如下
看图中弟二部分，wireshark能够分析从数据链路层-》网络层（IPv4）》传输层 以及以上的协议。TCP/IP协议的分层很清楚。现在我们不分析数据链路层和网络层的数据内容，我们只分析第714个包的传输层协议，如下图所示
我们结合tcp包头的结构图来一一对比
从图中看出 源端口号是：57982
目标端口是：80
序列号占4个字节是59af666d
窗口大小是 4128
标志位6位，含义分别如下：
URG：紧急指针有效
ACK：确认序号有效
PSH：接收方尽快将这个报文段交给应用层
RST：重建连接
SYN：同步序号用来发起一个连接
FIN：发端完成发送任务
现在我们初步了解到了tcp包头的结构了，但是我们无法从tcp报头中得知每个tcp传输的数据的大小,tcp包没有指定。我们怎么确定每个tcp包承载的数据呢，我可以从IP数据包的包头中去分析，然后结合tcp包头，就能分析每个tcp包能承载多少数据。IP数据包的结构如下
我们从ip数据包中发现包裹总长度为16个字节，那么每个ip数据包最大只能有64KB大小，我们减去ip数据包的包头，然后减去tcp包的包头，就剩下tcp 承载的数据的大小，总之会小于64KB。
为什么tcp连接成功的最少次数是3次握手呢
为什么tcp连接成功最少需要来回发送三个tcp数据包呢?不是两个，不是四个。首先我们要明确一个事实，tcp通信是保证双向的，然后保证是可靠的。就是a能够保证接受到b发送过来的包，b也能确定自己发送的包a接受到了，反之也一样。在这种情况下，连接的成功至少需要三个tcp包，我们可以从tcp包的结构去考虑。三次握手已经是最优的了。
我从下面这张图来开始阐述为什么至少需要三次握手
三次握手的说明
首先我们要知道是双向通信，双方都要保证自己的包发出去，自己知道自己的包对方接受成功。那么怎么知道自己的包对方接受成功呢 。我们可以通过Sequence Numer 和Acknowgement Number来确认。
上图中 A 请求建立连接。
1. A 生成一个序列号为 2000 ,应答序列号为0 ，当B接受到该tcp包，并结合标识位 SYN 知道A要建立连接，之前相互之间没有联系，或联系已断开。但是这个时候，A还不知道自己的包，B是否能够接受到。
2.B 接受到A发送过来的包之后，自己生成一个序列号3000，然后将Ack的数字 = A的SYN +1 =2001，并将标识位SYN设置为1，自己想，如果A接受到我的包，检查我的Ack值就知道自己的包，我已经成功接受到，检查我的syn序列号和syn标识位，知道我也想建立连接，给A发送数据。 B想好之后把该包发送出去。但b无法知道自己包A是否成功接受
3 A接受到B发送过来的包，检查一下Ack值，是在自己的syn上加1了，表明自己的包发送成功。包中还含有SyN标识位为1，那么之前没有建立过连接啊，b发送过来的包，我使用这个syn加1，表明我签收成功啊。以后，你来往，就用对方的syn序列值加一，变成自己的ack数值，保证自己已成功接收到对方的数据包。这样能提高效率，也能确定包的成功接收。 A马上发送一个tcp包过去，将自己的syn序列值设为2001，将ack序列值设为对方的syn+1 =3001 并将标识位中ack 设为1。说我已成功接收到你的包，我们的双向通信建立成功了。
此后如果a发送数据，就将自己的数据使用syn值加1编号，发送过去，收到对方的包之后，如果发现ack=自己刚发出去syn+1 ,就知道自己的之前的包，对方接收成功了，自己该发syn+1的数据过去了。双方都设置了一个定时器，如果在定时器的时间内没有接收到包，再次发送相应的数据包。
从上面的描述，我们清楚了，在不可靠的信道上，保证双方可靠的传输至少需要3次握手，不能再少了。
此外也知道建立tcp连接的代价是很高的，那么tcp承载的数据，能多路复用的话，最好多路复用，提高每个tcp数据包有效利用率。http2 协议中增加的分帧和stream保证了多路复用的可行性，尽量提高每个数据包的大小，当然无法超过64KB.
TCP的队首阻塞问题
TCP包的按序接受，丢包重发保证了上层的应用程序，在处理数据的过程中，并不需要考虑数据的分组与重排，使应用程序简单化，但是TCP包这些特性会有队首阻塞的问题，每一个包按照序列号的顺序发送给接受端，但是，一个序列号在前的包后到达接收端，或丢失，序列号在后的包先到达接收端，会被保存在接收端的TCP缓冲区，等待丢失或后到达的包（序列号在前）到达之后，应用程序才能处理数据，这样会有一定的延迟，有些延迟不可预测，上述现象是TCP的队首阻塞，不可避免，但是并不是所有的应用程序需要数据的完整性和按序交互.TCP的队首阻塞问题是该协议的弱势，但是TCP协议栈都写入到操作系统内核中，更新，修改成本高。估计慢慢的会有新的协议出现，如谷歌的QUIC协议。
接下来，会描述TCP协议的其他特性。
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