Hoe werken de TCP-handshake, teardown en flow control?

Question

IT Interview Practice · Accepted Answer

TCP brengt een connectie tot stand met een **3-way handshake**, sluit die met een **4-way teardown**, en houdt data veilig stromend met **flow control** en **congestion control**. De handshake synchroniseert het startvolgnummer (sequence number) van elke kant zodat beide elke byte kunnen bijhouden en bevestigen (ACK):

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

**Flow control** voorkomt dat een snelle sender een trage receiver overspoelt. Elke kant adverteert een **receive window** — voor hoeveel bytes hij op dit moment bufferruimte heeft — in elke ACK. De sender mag hoogstens één window aan onbevestigde data onderweg hebben (een **sliding window**); als het window van de receiver naar nul krimpt, pauzeert de sender. Dit is een *receiver-gedreven* limiet.

**Congestion control** is anders: het beschermt het *netwerk* (niet de receiver) tegen overbelasting. TCP houdt een **congestion window** bij dat groeit bij succes en krimpt bij packet loss (loss wordt gelezen als een congestiesignaal). Algoritmes als slow start en CUBIC bouwen geleidelijk op, en trekken zich dan terug wanneer loss verschijnt:

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

De daadwerkelijke hoeveelheid die TCP verstuurt is `min(receive window, congestion window)` — begrensd door zowel de receiver als het netwerk.

## Waarom het belangrijk is

Deze vraag scheidt kandidaten die "SYN-SYN/ACK-ACK" uit het hoofd leerden van hen die begrijpen *waarom* TCP betrouwbaar is. De handshake, sequence numbers en ACK's zijn het mechanisme achter volgorde en retransmissie; flow control en congestion control zijn waarom één connectie geen trage client kan verzuipen of een gedeelde link kan laten instorten. Dit verklaart direct gedrag uit de praktijk — connectie-setup-latency (één round trip vóór enige data), waarom throughput geleidelijk opbouwt in plaats van op volle snelheid te starten, en waarom loss op een langeafstandslink de prestaties onderuithaalt — allemaal dingen waarover je redeneert bij het tunen of debuggen van netwerksystemen.

Waarom het belangrijk is

Gerelateerde vragen