零。前言
TCP自從1974年被發明出來之后，歷經30多年發展，目前成為最重要的互聯網基礎協議。有線網絡環境下，TCP表現的如虎添翼，但在移動互聯網和物聯網環境下，稍微表現得略有不足。
移動互聯網突出特性不穩定：信號不穩定，網絡連接不穩定。雖然目前發展到4G，手機網絡帶寬有所增強，但因其流動特性，信號也不是那么穩定：坐長途公交車，或搭乘城鐵時，或周邊上網密集時等環境，現實環境很復雜。
以下討論基于Linux服務器環境，假定環境為移動互聯網環境。記錄我目前所知TCP的一些不足，有所偏差，請給與指正。
一。三次握手
在確定傳遞數據之前需要三次握手，顯然有些多余，業界提出了TCP Fast Open (TFO)擴展機制，兩次握手之后就可以發送正常業務數據了。但這需要客戶端和服務器端內核層面都支持才行： Linux內核3.6客戶端，3.7支持服務器端。
進階閱讀：TCP Fast Open: expediting web services
二。慢啟動
一次的HTTP請求，應用層發送較大HTML頁面的數據，需要經過若干個往返循環時間(Round-Trip Time)之后，擁塞窗口才能夠擴展到最大適合數值，中間過程頗為冗余。這個參數直接關系著系統吞吐量，吞吐量大了，系統延遲小了。但設置成多大，需要根據業務進行抉擇。
3.0內核之前初始化擁塞窗口(initcwnd)大小為3。一個已建立連接初始傳輸數據時可傳遞3個MSS，若1個MSS為1400那么一次性可傳遞4K的數據，若為10，一次性可傳遞13K的數據。
谷歌經過調研，建議移動互聯網WEB環境下建議initcwnd設置成10，linux內核3.0版本之后默認值為10。遇到較低內核，需要手動進行設置。
若是局域網環境有類似大數據或文件的傳輸需求，可以考慮適當放寬一些。
若長連接建立之后傳輸的都是小消息，每次傳輸二進制不到4K，那么慢啟動改動與否都是無關緊要的事情了。
進階閱讀：
三。線頭阻塞(Head-of-line blocking, HOL)
TCP協議數據傳輸需要按序傳輸，可以理解為FIFO先進先出隊列，當前面數據傳輸丟失后，后續數據單元只能等待，除非已經丟失的數據被重傳并確認接收以后，后續數據包才會被交付給客戶端設備，這就是所謂的線頭（HOL，head-of-line blocking）阻塞。比較浪費服務器帶寬又降低了系統性能，不高效。
1. 多路復用不理想
HTTP/2提出的業務層面多路復用，雖然在一定程度上解決了HTTP/1.*單路傳輸問題，但依然受制于所依賴的TCP本身線頭阻塞的缺陷。構建于TCP上層協議的多路復用，一旦發生出現線頭阻塞，需要小心對待多路的業務數據發送失敗問題。
2. TCP Keepalive機制失效
理論上TCP的Keepalive保活擴展機制，在出現線頭阻塞的時候，發送不出去被一直阻塞，完全失效。
類似于NFS文件系統，一般采用雙向的TCP Keepalive保活機制，用以規避某一端因線頭阻塞出現導致Keepalive無效的問題，及時感知一端存活情況。
3. 線頭阻塞超時提示
數據包發送了，啟動接收確認定時器，超時后會重發，重發依然無確認，后續數據會一直堆積到待發送隊列中，這里會有一個阻塞超時，算法很復雜。上層應用會接收到來自內核協議棧的匯報"No route to host"的錯誤信息，默認不大于16分鐘時間。在服務器端（沒有業務心跳支持的情況下）發送數據前把終端強制斷線，順便結合TCPDUMP截包，等15分鐘左右內核警告"EHOSTUNREACH"錯誤，應用層面就可以看到"No route to host"的通知。
四。四次擺手
兩端連接成功建立之后，需要關閉時，需要產生四次交互，這在移動互聯網環境下，顯得有些多余。快速關閉，快速響應，冗余交互導致網絡帶寬被占用。
五。確認機制通知到上層應用？
這是一個比較美好的愿望，上層應用在調用內核層接口發送大段數據，內核完成發送并且收到對方完整確認，然后通知上層應用已經發送成功，那么在一些環境下，可以節省不少業務層面交互步驟。
六。NAT網關超時
IPV4有限，局域網環境借助于NAT路由設備擴展了接入終端設備的數量。當建立一個TCP長連接時，NAT設備需要維護一個內部終端連接外部服務器所使用的內部IP:PORT與出去的IP:PORT映射對應關系。這個關系需要維護，比較耗費內存資源，有超時定時器清理，否則會導致內存撐爆。
不同NAT設備超時值不一樣，因此才需要心跳輔助，確保經過NAT設備的連接一直保持，避免因過長的時間被踢掉。比如針對中國移動網絡連接持久時間一般設置為不超過5分鐘。各種網絡略有差異，引入智能心跳機制比較合適。
七。終端IP漫游
手機終端經常在2G/3G/4G和WIFI之間切換，導致IP地址頻繁發生改變。這樣造成的后果就是已有的網絡請求-響應被放棄和終止，需要人工干預或重新發起請求，存在資源浪費現象。
支持Multipath TCP的終端設備，可以同時利用 2G/3G/4G 和 WiFi 建立Mutlpath連接，通過多點優化網絡下載，且互為備份。可以很好解決多個網絡共存的情況下，一個網絡中斷不會導致全局請求處理中斷，在設備的連接穩定和可靠性方面有所增強。
當然，服務器之間也可以利用Multipath TCP的多個網絡增強網絡吞吐量。
現狀是：
- 目前只有IOS 7以及后續版本支持
- Linux kernel 3.10實驗分支上可以看到其支持身影，但何時合并到主分支上，暫時未知
進階閱讀：A closer look at the scientific literature on Multipath TCP
八。TCP緩存膨脹
當路由器接收到的數據包超越其隊列長度時，一般會隨機丟包，以減少膨脹。針對上層應用程序而言，延遲增加，或誤認為數據丟失，或連接丟失等。
遇到這種情況，一般建議快速發包，以避免丟失的數據部分。內核層面今早升級到最新版，不低于3.6即可。
進階閱讀：Bufferbloat
九。TCP不是絕對可靠的
- IP和TCP協議在頭部都會有check sum錯誤校驗和機制，16位表示，反碼相加，結果求反，具體可參考 TCP校驗和的原理和實現。一般錯誤很輕松可檢測出來，但遇到兩個16位數字相加后結果不變的情況就一籌莫展了
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以太網幀CRC32校驗一般情況下都很OK，但可能遇到兩端隔離多個路由器情況下，就有可能出現問題，比如陳碩老師提供的一張圖： 
上圖中Client向Server發了一個TCP segment，這個segment先被封裝成一個IP packet，再被封裝成ethernet frame，發送到路由器（圖中消息a）。Router收到ethernet frame (b)，轉發到另一個網段(c)，最后Server收到d，通知應用程序。Ethernet CRC能保證a和b相同，c和d相同；TCP header check sum的強度不足以保證收發payload的內容一樣。另外，如果把Router換成NAT，那么NAT自己會構造c（替換掉源地址），這時候a和d的payload不能用tcp header checksum校驗。
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路由器可能偶然出現硬件/內存故障導致收發IP報文出現多bit/單bit的反轉或雙字節交換，這個反轉如果發生在payload區，那么無法用鏈路層、網絡層、傳輸層的check sum查出來，只能通過應用層的check sum來檢測。因此建議應用層要設法添加校驗數據功能。
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大文件下載添加校驗保證數據完整性，一般采用MD5，也用于防止安全篡改
參考資料：
十。小結
在這個滿世界都是TCP的環境下，要想對TCP動大手術，這個是不太可能的，因為它已經固化到已有的系統內核和固件中。比如升級終端（比如Android/IOS等）系統/固件，Linux服務器內核，中間設備/中介設備（如路由器等），這是一個浩大工程，目前看也不現實。
TCP位于系統內核層，內核空間的升級、修復，最為麻煩。服務器端升級還好說一些，用戶終端系統的升級那叫一個難。用戶空間/用戶核的應用升級、改造相對比來說可控性強，基于此Google專家們直接在UDP協議上進行構建、并且運行在用戶空間的QUIC協議，綜合了UDP的輕量和TCP的可靠性，是一個比較新穎的方向。
若是對以后底層傳輸協議有所期望的話：
- 在用戶空間（用戶核）出現可以定制的協議，類似于QUIC
- 傳統的TCP/UDP可以運行在用戶空間，直接略過內核
- 完整協議棧以靜態鏈接庫形式提供給上層應用
- 上層應用可以在編譯、打包的時包含其所依賴協議棧靜態鏈接庫so文件
- dpdk/netmap等Packet IO框架 + 用戶空間協議堆棧，數據將從網卡直接送達上層應用
- Linux內核重要性降低，常規的SSH系統維護
雖然TCP存在這樣、那樣的問題，但目前還是無法繞過的網絡基礎設施，但稍微明白一些不足的地方，或許會對我們當前使用的現狀有所幫助。