TCP协议:如何保证⻚⾯⽂件能被完整送达浏览器?

衡量Web⻚⾯性能的时候有⼀个重要的指标叫“FP(First Paint)”,是指从⻚⾯加载到⾸次开始绘制 的时⻓。影响FP指标其中⼀个重要的因素是⽹络加载速度。


⼀个数据包的“旅程”

  • 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。你只需要知道⼀个家庭的具体 地址,就可以往这个地址发送包裹,这样物流系统就能把物品送到⽬的地。

    计算机的地址就称为IP地址,访问任何⽹站实际上只是你的计算机向另外⼀台计算机请求信息。


    如果要想把⼀个数据包从主机A发送给主机B,那么在传输之前,数据包上会被附加上主机B的IP地址信息,这样在传输过程中才能正确寻址。额外地,数据包上还会附加上主机A本⾝的IP地址,有了这些信息主机B 才可以回复信息给主机A。

    附加的信息会被装进⼀个叫IP头的数据结构⾥。

    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。


  • 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,但是对⽅电脑并不知道把数据包交给哪个程序

    因此,需要基于IP之上开发能和应⽤打交道的协议,最常⻅的是“⽤⼾数据包协议(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。

    UDP头中除了⽬的端⼝,还有源端⼝号等信息

在使⽤UDP发送数据时,有各种因素会导致数据包出错,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。


虽说UDP不能保证数据可靠性,但是传输速度却⾮常快


  • TCP:把数据完整地送达应⽤程序


    ⽤UDP来传输会存在两个问题

    • 数据包在传输过程中容易丢失
    • ⼤⽂件会被拆分成很多⼩的数据包来传输,这些⼩的数据包会经过不同的路由,并在不同的时间到达接收 端,⽽UDP协议并不知道如何组装这些数据包,从⽽把这些数据包还原成完整的⽂件。

    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:

    • 对于数据包丢失的情况,TCP提供重传机制;
    • 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完整的连接过程

⼀个完整的TCP连接的⽣命周期包括了“建⽴连接”“传输数据”和“断开连接”三个阶 段。

  • 连接建立。通过"三次握手"来建立客户端和服务器端的连接。

  • 传输数据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。


    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。

  • 断开连接阶段。“四次挥⼿”来保证双 ⽅都能断开连接。


总结

  • 互联⽹中的数据是通过数据包来传输的,数据包在传输过程中容易丢失或出错。
  • IP负责把数据包送达⽬的主机。
  • UDP负责把数据包送达具体应⽤。
  • ⽽TCP保证了数据完整地传输,它的连接可分为三个阶段:建⽴连接、传输数据和断开连接