Jak funguje TCP handshake, teardown a flow control?

Question

IT Interview Practice · Accepted Answer

TCP navazuje spojení pomocí **3-way handshake**, uzavírá jej **4-way teardown** a udržuje data v bezpečném toku pomocí **flow control** a **congestion control**. Handshake synchronizuje počáteční sequence number každé strany, aby obě mohly sledovat a potvrzovat (ACK) každý byte:

```text
   3-WAY HANDSHAKE (open)                4-WAY TEARDOWN (close)
 Client            Server              Client            Server
   │──── SYN ───────▶│                   │──── FIN ───────▶│
   │◀── SYN, ACK ────│                   │◀──── ACK ───────│
   │──── ACK ───────▶│                   │◀──── FIN ───────│
   │   connected     │                   │──── ACK ───────▶│
```

**Flow control** brání rychlému odesílateli zahltit pomalého příjemce. Každá strana v každém ACK inzeruje **receive window** — kolik bytů má právě volných v bufferu. Odesílatel může mít v letu nanejvýš jedno okno nepotvrzených dat (**sliding window**); pokud okno příjemce klesne na nulu, odesílatel se pozastaví. Jde o limit *řízený příjemcem*.

**Congestion control** je něco jiného: chrání před přetížením *síť* (ne příjemce). TCP udržuje **congestion window**, které roste při úspěchu a zmenšuje se při ztrátě paketů (ztráta se čte jako signál zahlcení). Algoritmy jako slow start a CUBIC postupně zvyšují, pak ustoupí, když se objeví ztráta:

```text
cwnd
 │        /\        /\
 │       /  \      /  ...   loss → halve/back off, then probe up again
 │      /    \    /
 │  ___/      \__/
 └───────────────────────▶ time
```

Skutečné množství, které TCP pošle, je `min(receive window, congestion window)` — omezené jak příjemcem, tak sítí.

## Proč je to důležité

Tato otázka odděluje kandidáty, kteří si nabiflovali "SYN-SYN/ACK-ACK", od těch, kdo rozumí, *proč* je TCP spolehlivé. Handshake, sequence numbers a ACK jsou mechanismus za pořadím a retransmisí; flow control a congestion control jsou důvod, proč jediné spojení nemůže utopit pomalého klienta ani shodit sdílenou linku. Přímo to vysvětluje chování z praxe — latency navázání spojení (jeden round trip před jakýmikoli daty), proč se throughput postupně rozjíždí místo aby začal na plné rychlosti, a proč ztráta na dálkové lince sráží výkon — o všem tom uvažujete, když ladíte nebo debugujete síťové systémy.

Proč je to důležité

Související otázky