TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）作为互联网中最重要的协议之一，具有众多独特而关键的特性，为网络通信的可靠性和稳定性提供了坚实的基础。
一、连接导向
TCP 是一种面向连接的协议。在数据传输之前，必须通过“三次握手”的过程在发送方和接收方之间建立逻辑连接。这个连接的建立确保了双方的准备就绪和通信路径的有效性。
- 三次握手
- 第一步，客户端向服务器发送一个带有 SYN 标志的数据包，请求建立连接，并选择一个初始序列号。
- 第二步，服务器收到请求后，返回一个带有 SYN 和 ACK 标志的数据包，确认客户端的请求，并选择自己的初始序列号。
- 第三步，客户端收到服务器的响应后，再发送一个带有 ACK 标志的数据包，确认服务器的响应，完成连接建立。
二、可靠的数据传输
这是 TCP 协议的核心特性之一。
- 序列号与确认号
- 每个发送的数据段都被赋予一个唯一的序列号，接收方根据序列号来重组数据，并通过确认号告知发送方哪些数据已成功接收。
- 数据重传
- 当发送方在特定时间内未收到对应数据的确认时，会认为数据丢失并进行重传，直到收到确认为止。
- 校验和
- 对数据段的内容进行计算，生成校验和。接收方在接收数据时重新计算校验和并与发送方的校验和进行比对，若不一致则表明数据在传输过程中出现错误，将被丢弃。
三、流量控制
通过接收窗口机制实现，接收方根据自身的处理能力和缓冲区空闲情况，在确认数据包中告知发送方还能够接收的数据量，发送方据此调整发送速度，避免数据溢出接收方的缓冲区。
四、拥塞控制
TCP 协议能够感知网络的拥塞状况并相应地调整数据发送速率。
- 慢启动
- 开始时以较小的发送窗口发送数据，随着确认的收到逐渐增加发送窗口大小。
- 拥塞避免
- 当发送窗口达到一定阈值后，线性增加发送窗口大小，避免过快导致拥塞。
- 快速重传与快速恢复
- 一旦收到三个重复的确认，立即重传丢失的数据段，并调整发送窗口大小。
五、全双工通信
允许双方同时进行数据的发送和接收，极大地提高了通信效率，使得双方可以实时交互。
六、有序数据交付
保证数据按照发送的顺序到达接收方，即使在网络中经过不同的路径和延迟。接收方通过序列号对数据进行重新排序。
七、字节流服务
TCP 把应用程序交下来的数据看成一连串的无结构的字节流，而不是一个个独立的数据包。
八、端口号标识
通过源端口号和目的端口号，标识不同的应用程序或进程，实现多路复用和分解。
九、适应性
能够适应各种网络条件和环境的变化，自动调整传输策略以优化性能。
总之，TCP 协议凭借其丰富而强大的特性，在众多对数据可靠性、顺序性和稳定性要求严格的网络应用中发挥着不可替代的作用。然而，其复杂性也带来了一定的开销和延迟，在某些特定场景下，如实时性要求极高、对数据丢失有一定容忍度的应用中，UDP 等协议可能更为适用。但在大多数通用的网络通信场景中，TCP 仍然是首选的传输层协议。
