前言
TCP/IP 是一个协议族，是由一系列协议组成的一个网络分层模型，就是一个四层模型。
在讲它是什么之前，我们先来看看为什么要分层？
为什么要分层
简化版的网络结构图:
在上述结构图中，客户端和服务器之间会有很多中间节点，这些节点可能是交换机、路由器或网关。
在理想情况下，客户端往服务器发送一个 HTTP 请求，会有多种路径，而这种路径的选择就叫做"路由"。但由于网络的不稳定性，网络传输的成功率不是也不可能是 100%，所以需要分层。
为什么呢？我来给你解释一下。
请求在传输的过程中，可能因某个节点导致消息的丢失，因此需要一种重传机制：让接收方在收到消息后发送一个回执，表示消息已收到。如果发送方到了指定的超时时间未收到该回执，就认为消息丢失，去重传一次消息。即使接收方已发送回执，而发送方未收到，也不用担心，重复发送消息，并不会导致接收方重复处理，接收方会根据记录识别出重复的消息，并主动抛弃它。
在重传机制中，传输的数据可能会比较大，可能会出现传输时间长、传输失败的概率高等问题。解决办法就是对数据进行分块，这样当某块数据传输失败了，只需单独重传该数据块即可，这样可以降低平均的传输时间，传输失败的概率也更低。
由于有了分块传输，就需要进行分层。因为应用层的协议不只有 HTTP，还有 FTP（传文件）、SMTP（邮件）、DNS（域名服务）。
这些协议都有分块传输的需求，所以需要把分块传输这个通用的功能抽出一层，让这一层只做分块传输：拆分数据块进行分发，接收数据块进行拼装。
此时应用层就不用去分块了，而是只需将要传输的数据交给下层，让它来做这件事；拼装数据也是由这一层来完成，应用层只需接收完整的数据。
数据的补发以及发送失败的回执都是由这一层完成，而这一层叫传输层。TCP（Transmission Control Protocol）传输控制协议是其中的一个协议，它能够保证数据的稳定传输。
有了传输层后，为什么还需要分层？
因为有些场景下，数据并不需要重传。比如游戏数据，在你掉线并重连后，你和其他人是不关心你在掉线时的数据的，只需知道你最新的数据（游戏状态）即可。又比如网络直播，因其实时性，在主播掉线并重连后，我们是不需要知道主播掉线后的画面的，只要知道最新的画面即可。
将数据发送出去，无需确认的这种策略叫 UDP（User Datagram Protocol）用户数据报协议，这是传输层的另一个协议。
TCP 和 UDP 都有一个共同的下层网络需求：都需要让一个数据从一个主机到达另一个主机，所以需要再抽取一层。
此时，传输层不再直接传输数据，只负责拆分、拼装数据，将单个数据块交给下层来完成发送，而这一层叫作网络层。IP 协议就位于此层，负责以最小单位来发送和接收网络数据，以及寻址、路由等工作。
再来梳理一遍数据传输的过程：
有一个 HTTP 请求报文需要从客户端发送到服务器，应用层会将发送报文的任务交给传输层，TCP 会将报文进行拆分，然后将每一份数据块交给网络层，IP 去完成单个数据块的发送，IP 并不需要确保数据发送成功。
等数据到了服务器，网络层会把接收到的数据包逐个交给传输层。传输层在收到某个数据块后，会准备回执发回客户端。如果客户端的传输层在一定时间内没有收到某个数据块的回执，就会执行重传。当服务器的传输层确认接收到了所有完整的数据块后，就会将它们拼装成一条完整报文，发给应用层。
应用层收到消息，就会准备响应报文给客户端... 至此，一次单向数据传输的过程就结束了。
你可能还会疑问，TCP/IP 不应该是有 4 层吗？
其实还有一层，叫做数据链路层，就是以太网、Wi-Fi等。这一层用于给网络提供现实世界中的物理基础和一些规则。
现在我们使用的双绞线是某种网络的底层协议，使用这种网线连接成的网络就叫做以太网。
TCP 连接
什么是连接
连接指的其实就是 TCP 连接，TCP 是一种有状态的连接。双方进行消息交换时，并不需要指明身份，因为在连接时，身份信息就已经保存了。而让通信的双方认识（交换身份信息）的过程就叫做双方的连接。建立连接是为了让双方认识对方并进行通信，不将对方的消息丢弃。
TCP 中有端口的概念，那么它是什么呢？
就是你电脑用于网络通信的端点。比如一次连接中，会有主机 A 的某个端口与主机 B 的某个端口建立连接。在 Java 中，我们通常会使用 Socket (套接字) 来使用端口，你可以把它想象成是一个专用于网络通信的插座，确保数据能在两端间传输。
我们再简单说说 TCP 连接的建立和关闭：
TCP 连接的建立
上图就是"三次握手"的过程：
主动连接方 A 发送 TCP 消息给被连接方 B，表示想要与 B 建立连接。B 收到后会返回一个消息，表示"我知道了，并且我也要和你建立连接"。然后 A 会再发送一条消息给 B，表示"好的，我知道你想要和我建立连接了"。
至此，双方的连接就成功建立了。
TCP 连接的关闭
连接之所以需要关闭，主要是为了节省资源。因为每次建立连接不仅需要在内存中保存对方的信息，还要持续占用主机的端口。
上图就是"四次挥手"的过程：
连接方 A 会先和连接方 B 说"我没有消息要发送了"。B 收到后，会先和 A "我知道了"（这是第二次挥手）。然后，B 会检查自己是否还有数据要发送，等到所有数据都发送完毕后，B 会再发送一条消息给 A 说"我也没有消息要发送了"（这是第三次挥手）。最后，A 会和 B 说"好的，我知道了"（第四次挥手）。
经过这个过程，连接就关闭了。
这里 B 需要回复两次是因为，它在收到 A 的关闭请求时，B 可能有数据还未发完，所以需要先回应 A 的请求，等到数据全发完后，再正式通知 A "可以关闭了"。
长连接
长连接就是连接一直不关闭。
因为理想情况下，所有人的主机都可以互相直连，但实际上，由于内网的存在，有一部分人并不能直接连接外部网络，而是需要通过某个服务器的端口来连接外网，让它帮你转发数据。就比如你手机的数据网络，它就处于内网中，你每次使用时，运营商的网关都会给你随机分配一个内网 IP。
然而，中间的网关为了节省资源，会将长时间不活动的连接关闭。但有时，你需要持续接收消息，需要保证连接不断开，这时就需要用到长连接。
实现长连接的方式叫做心跳，也就是每隔一段时间，就使用 TCP 连接发送一些无意义的短消息给对方，这样网关就不会认为你是空闲连接了。