IP无连接，TCP如何保持连接？

计算机网络中为什么在IP协议是无连接的前提下，TCP协议可以面向连接？

TCP报文段就包含在IP数据报的数据部分里面，怎么做到的？当一个个TCP报文从漫游的IP数据报身上金蝉脱壳的时候，它们之间的顺序等属性可能都变化了，它们又是如何维系协议规定的面向连接功能呢？

点对点通信P2P(Peer-2-Peer)

面向连接（Connection-Oriented）解决的是点对点通信，两者（Two Sides）之间的通信，或者单播（Unicast）通信。疫情期间，老王被封在1号楼，老婆被封在2号楼。为了防止老婆饿晕，在两楼之间甩一根绳子，老王将黄瓜、胡萝卜、土豆栓在绳上，输送给老婆。老婆有时也将可乐、香烟拴在绳子上运给老王，这是点对点通信。

点对多点通信P2MP(Peer-2-Multiple Peer)

无连接（Connectionless）解决的是点对多点的通信，通常称之为组播（Multicast）通信，广播（Broadcast）是一种特殊的组播，是组播的一个子集。老王家里没有吃的，饿得眼睛都绿了，拿起高音喇叭唱山歌，小区的邻居都可以听到，这是点对多点通信。

互联网世界的通信，看似繁复芜杂，其实就是以上两种通信的现实应用。

• 手机App抢菜、知乎刷疫情数字、刷小视频、微信聊天、微信视频聊天等等，这些是点对点通信，要么是客户端与服务器两点之间的通信，要么是客户端与客户端之间的通信。
• IPTV看电视，是典型的点对多点的通信。ARP广播、DHCP广播也是点对多点通信。
• 微信群聊天、微信多人视频聊天、微信订阅号发布文章、直播，逻辑上是点对多点通信，其实依然是多个点对点通信。即一个客户端与服务器点对点通信，将内容上传服务器，然后服务器计算之后再点对点分发给多个客户端。

以上两种通信的应用，都由TCP/IP这个神奇的协议来承载运输。充分说明，TCP/IP既能实现点对点的通信需求，也能实现点对多点的通信需求。TCP/IP是通过什么组合来实现以上通信需求的呢？

无连接IP + 有连接TCP +无连接的应用

由于TCP只能提供P2P通信，所以这个组合只能提供P2P通信。这种组合占互联网通信的绝大多数。具体应用有各种APP，抢菜的、刷疫情数字的、刷小视频的、聊天的、理财的、股票交易的，太多了，不一一列举。

无连接IP + 无连接UDP +有连接的应用

由于三个组合有一个是有连接的，那么这个组合就是有连接的，而有连接只能提供P2P通信。具体应用有IP电话、微信视频/语音聊天、直播等。

无连接IP + 无连接UDP +无连接的应用

由于三个组合全部是无连接的，那么这个组合就是无连接的。无连接的组合不仅可以P2P通信，还可以P2MP通信。具体应用有IPTV、股市行情推送、ARP广播、DHCP广播、任何组播等。如果你有兴趣写一个这样组合的通信小程序，可以从一个主机A发消息给另外一台主机B。如果B开机就能收到，如果B关机，消息就消失在网络里。

上文的组合容易引起歧义，无连接的IP，是不是还有有连接的IP？

没有的，IP天生是无连接的。此外，TCP天生是有连接的，UDP天生是无连接的。只有应用不是天生的，可以有连接，也可以无连接。

无连接IP、UDP，最大的特征就是一锤子买卖，每一个报文只发一次，丢就丢了，不管，满脸写满暴躁。

有连接TCP、有连接的应用层，每发出一个报文，会耐心等待对方的确认。如果发一次没有收到对方的确认，会超时重新发送，直到收到对方确认，或者到达重传上限而放弃，然后通知客户连接断了。客户如果刷新，TCP开始新一轮的连接建立，重复上一个故事。如果客户不刷新，就躺平。

当TCP通信正在进行时，IP包的丢失，意味着TCP报文的丢失，发送方会用周期性的重传予以补偿，所以IP包的丢失没有什么可怕的，大不了传输效率下降，但是TCP连接依然健在。

但是，如果TCP通信正在进行，双方任意的一方IP地址发生变化、或者端口号发生变化，这个TCP连接还能通信吗？

不能了，TCP连接就会断开。

当然通信进行时，端口号通常是不会变化的，除非操作系统老爷爷脑子进水了，但是IP地址的变化是时有发生的。比如你的手机由于信号问题，从Wi-Fi切换到4G，那么IP地址就会从局域网的IP切换成4G网络的IP地址，那么你正在进行的任何TCP通信都会断开，这点你很难在APP上发现。因为APP会在断开的时刻，选择使用新的IP地址重连服务器，然后再打开要刷新的页面。

无论是移动通信的漫游，还是Wi-Fi的漫游，如果不想让电话中断、视频中断，最最核心的要素是保持手机IP地址的不变。如何保持IP地址不变？可以从大二层技术找到灵感。

作者|车小胖谈网络|公众号