TCP 连接的握手延迟

Posted 2023-04-15

参考技术A

建立一条新的TCP连接时，甚至是在发送任意数据之前，TCP软件之间会交换一系列的IP分组，对连接的有关参数进行沟通，如果连接只用来传送少量数据，这些交换过程就会严重降低HTTP的性能

TCP连接三次握手：

另 参考 here ：

TCP的三次握手是怎么进行的：

之后，一个TCP连接建立，开始通讯。

SYN：同步标志
同步序列编号(Synchronize Sequence Numbers)栏有效。该标志仅在三次握手建立TCP连接时有效。它提示TCP连接的服务端检查序列编号，该序列编号为TCP连接初始端(一般是客户端)的初始序列编号。在这里，可以把 TCP序列编号看作是一个范围从0到4，294，967，295的32位计数器。通过TCP连接交换的数据中每一个字节都经过序列编号。在TCP报头中的序列编号栏包括了TCP分段中第一个字节的序列编号。

ACK：确认标志
确认编号(Acknowledgement Number)栏有效。大多数情况下该标志位是置位的。TCP报头内的确认编号栏内包含的确认编号(w+1，Figure-1)为下一个预期的序列编号，同时提示远端[系统]已经成功接收所有数据。

RST：复位标志
复位标志有效。用于复位相应的TCP连接。
URG：紧急标志紧急(The urgent pointer) 标志有效。紧急标志置位，*PSH：推标志该标志置位时，接收端不将该数据进行队列处理，而是尽可能快将数据转由应用处理。在处理 telnet 或 rlogin 等交互模式的连接时，该标志总是置位的。

FIN：结束标志
带有该标志置位的数据包用来结束一个TCP回话，但对应端口仍处于开放状态，准备接收后续数据。

TCP的几个状态对于我们分析所起的作用
在TCP层，有个FLAGS字段，这个字段有以下几个标识：SYN, FIN, ACK, PSH, RST, URG.其中，对于我们日常的分析有用的就是前面的五个字段。它们的含义是：SYN表示建立连接，FIN表示关闭连接，ACK表示响应，PSH表示有 DATA数据传输，RST表示连接重置。其中，ACK是可能与SYN，FIN等同时使用的，比如SYN和ACK可能同时为1，它表示的就是建立连接之后的响应，如果只是单个的一个SYN，它表示的只是建立连接。

TCP的几次握手就是通过这样的ACK表现出来的。但SYN与FIN是不会同时为1的，因为前者表示的是建立连接，而后者表示的是断开连接。RST一般是在FIN之后才会出现为1的情况，表示的是连接重置。一般地，当出现FIN包或RST包时，我们便认为客户端与服务器端断开了连接；而当出现SYN和SYN＋ACK包时，我们认为客户端与服务器建立了一个连接。PSH为1的情况，一般只出现在 DATA内容不为0的包中，也就是说PSH为1表示的是有真正的TCP数据包内容被传递。TCP的连接建立和连接关闭，都是通过请求－响应的模式完成的。

HTTP1.0HTTP2.0HTTP 3.0区别

众所周知，建立起一个TCP连接需要经过“三次握手”，而HTTP协议是建立在TCP协议之上的一种应用。

TCP建立连接时三次握手有1.5个RTT（round-trip time）的延迟，为了避免每次请求的都经历握手带来的延迟，应用层会选择不同策略的http长链接方案；TCP在建立连接的初期有慢启动（slow start）的特性，所以连接的重用总是比新建连接性能要好。

HTTP 0.9

http0.9只是一个简单的协议，只有一个GET方法，没有首部，目标用来获取HTML。

HTTP 1.0

在 HTTP/1.0 中，HTTP 1.0规定浏览器与服务器只保持短暂的连接，一个服务器在发送完一个 HTTP 响应后，会断开 TCP 链接。但是这样每次请求都会重新建立和断开 TCP 连接，代价过大。

HTTP 1.1

HTTP 1.1支持持久连接（HTTP/1.1的默认模式使用带流水线的持久连接），在一个TCP连接上可以传送多个HTTP请求和响应。

HTTP 1.1的 request和reponse头中都有可能出现一个connection的头，此header的含义是当client和server通信时对于长链接如何进行处理。

Connection请求头的值为Keep-Alive时，客户端通知服务器返回本次请求结果后保持连接；Connection请求头的值为close时，客户端通知服务器返回本次请求结果后关闭连接。HTTP 1.1还提供了与身份认证、状态管理和Cache缓存等机制相关的请求头和响应头。HTTP 1.1还支持文件断点续传，传送文件不用从头开始。

总结就是：浏览器再也不用为每个请求重新发起TCP连接了。HTTP 1.1引入cookie以及安全机制

HTTP 2.0

HTTP2.0中所有加强性能的核心是二进制传输，在HTTP1.x中，我们是通过文本的方式传输数据。

HTTP2.0 使用了HPACK（HTTP2头部压缩算法）压缩格式对传输的header进行编码，减少了header的大小。

HTTP2.0，可以在一个连接里，客户端和服务端都可以同时发送多个请求或回应，而且不用按照顺序一对一对应。

因为http 1.1 管道化特性可以让客户端一次发送所有的请求，但是有些问题阻碍了管道化的发展，即是某个请求花了很长时间，那么队头阻塞会影响其他请求。

总结就是：解决了http1.1中的队头阻塞问题，用户体验的感知多数延迟的效果有了量化的改善，以及提升了TCP连接的利用率

参考：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/61423830

https://www.jianshu.com/p/52d86558ca57

https://mp.weixin.qq.com/s/MHYMOYHqhrAbQ0xtTkV2ig