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Prefacio
El protocolo TCP/IP es actualmente el protocolo más utilizado en las redes de comunicación informática y también se ha integrado en todos los aspectos de la vida, ya sea el protocolo http/https utilizado para navegar por la web, el protocolo MQTT/MQTTS utilizado por Internet. of Things y el protocolo ftp utilizado para descargar archivos. El protocolo Modbus TCP utilizado en Ethernet industrial y muchos otros protocolos de capa de aplicación se basan en el protocolo TCP/IP. Mientras transmite datos, el protocolo TCP/IP también proporciona las siguientes funciones:
1. Inicio lento: detección de congestión en el entorno de red
2. Mecanismo de retransmisión: garantizar la integridad de los datos y la confiabilidad de la conexión.
3. Ventana deslizante: control de flujo, reduciendo la presión del entorno de red y evitando la pérdida de paquetes de datos.
4. Keep-alive: detección de anomalías en el enlace
1. Introducción al protocolo TCP
TCP (Protocolo de control de transmisión) es un protocolo de comunicación de capa de transporte basado en flujo de bytes, confiable y orientado a la conexión. Proporciona un servicio de flujo de bytes confiable, full-duplex y orientado a la conexión, y es el protocolo más importante y complejo del conjunto de protocolos TCP/IP.
Las principales características de TCP incluyen:
Orientado a la conexión: antes de la comunicación, debe estrechar la mano tres veces para establecer una conexión y saludar cuatro veces después de la comunicación para liberar la conexión.
Confiable: garantice la confiabilidad de la transmisión de datos resolviendo mensajes desordenados/pérdida, retransmisión de tiempo de espera, control de congestión, ventana deslizante, suma de verificación y otros métodos a través de números de secuencia.
Flujo de bytes: no hay límites de mensajes fijos y los datos se transmiten en forma de flujo de bytes en TCP.
Full duplex: Ambos extremos de la comunicación pueden enviarse datos entre sí en cualquier momento, ya sea el cliente o el servidor.
TCP supone que puede obtener servicios de datagramas simples, posiblemente poco confiables, de protocolos de nivel inferior. En principio, TCP debería poder operar sobre una variedad de sistemas de comunicaciones, desde conexiones cableadas hasta redes de conmutación de paquetes o de circuitos.
2. Escenarios de aplicación TCP Keep-alive
Generalmente, los tipos de conexión entre clientes y servidores TCP se pueden dividir en:
1. Enlace corto: después de que el cliente se conecta al servidor, comienza a interactuar con el servidor, solicita recursos, informa datos, etc. Una vez completada la interacción, se desconecta del servidor, como el protocolo HTTP, etc.
2. Conexión larga: después de que el cliente se conecta al servidor, no necesariamente transfiere datos de inmediato, pero siempre mantiene el estado de la conexión y ambas partes generalmente no se desconectan activamente, como el protocolo MQTT, etc.
Cabe señalar que el protocolo TCP en sí no especifica ni una conexión larga ni una conexión corta: TCP solo proporciona a la capa de aplicación métodos y gestión de recursos para establecer y desconectar conexiones.
Se puede imaginar que cuando el cliente y el servidor están en un estado de conexión prolongado, si el servidor se queda sin energía repentinamente, el servidor no podrá notificar al cliente sobre la situación anormal y el cliente no podrá detectar la situación. anomalía del servidor. Solo cuando el cliente envía datos al servidor, el cliente puede conocer la excepción del servidor debido al mecanismo de tiempo de espera. Y los datos, naturalmente, se descartan. Además, si no se puede liberar la conexión anormal, también provocará el consumo y el desperdicio de recursos del sistema. Por lo tanto, en una conexión larga, puede habilitar el mecanismo TCP Keep-alive para evitar conexiones anormales causadas por cortes de energía inesperados, fallas, fallas, reinicios o desconexiones irrazonables de la red de enrutamiento intermedia.