1.tcp协议报文
tcp协议报文如下：
- 源端口号：报文发起方的端口号
- 目的端口号： 报文接收方的端口号
- 序号：报文序列
- 确认序号：期望收到对方下一个字节的序号
- 首部长度：tcp数据距离tcp起始处有多远
- 保留：留待今后使用
- tcp标记位：
- URG：紧急指针标志，为1时紧急指针域有效，为0时则忽略
- ACK：确认号标志，为1时确认号有效，为0时表示报文中不含确认信息，忽略确认号字段
- PSH：push标志，接收方接收到报文后，就尽快交给应用程序，而不是在缓冲区排队
- RST：重置连接标志，用来重置因主机崩溃等而出现的错误连接
- SYN：同步序号标志，用于建立连接过程
- FIN：finish标志，用于释放连接，为1时标志对方已经无数据发送了，需要关闭连接
- 窗口大小：滑动窗口大小，用来告知发送端接收端的缓存大小，以控制发送端发送数据的速率
- 校验和：对tcp首部及数据进行计算得到的值，由发送端计算存储，并由接收端进行验证
- 紧急指针，当tcp标志位中，URG为1时才有效，指出本报文中紧急报文的字节数
- 选项：tcp可选项，长度不固定，定义其他参数
2.tcp三次握手
tcp三次握手流程图如下：
- 第一次握手：建立连接时，客户端发送SYN包（
SYN=1,seq=x）到服务器，并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认； - 第二次握手：服务器收到SYN包，必须确认客户端的SYN(
ACK=1,ack=x+1)，同时自己也发送一个SYN包（SYN=1,seq=y），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态； - 第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(
ACK=1,ack=y+1,seq=x+1),此包发送完毕，客户端和服务器端进入established状态，完成三次握手.
3.问题
问题1：为什么需要三次握手才能建立起连接
为了初始化通信双方sequence number的初始值
问题2：server收到client的syn，并且回复syn-ack后，未收到client发送的ack确认，会有什么问题？
此时连接并未完成，处理“半连接”状态，server端接下来会不断重发syn-ack报文到客户端，重试5次后才关闭该半连接。
对于以上情况，可能会使服务器受到syn flood攻击：恶意程序发送syn请求然后下线了，此时服务端会维持一个半连接直到重试5次后才关闭（linux上重试的频率是1s后，2s后，4s后，...,32s后，一共会维持此连接63s才关闭），会占用服务端连接资源。
针对该攻击，linux采用syn cookie技术来避免：当syn队列满后，tcp会通过源地址端口/目标地址端口和时间戳生成特殊的sequence num（简称syn cookie）发回去，如果是正常连接，则clinet会回发syn cookie，直接建立连接。通过syn cookie技术，即使当前syn队列满了，本次连接请求不在syn队列中，也依旧能建立连接，进而解决了该问题的发生。
问题3：建议连接后，client出现故障怎么办？
tcp设有保活机制，在保活时间内，连接处于非活动状态，开启保活功能的一方将向对方发送保活探测报文，如果发送方未收到响应则继续发送。若在重发次数达到保活探测数后若仍未收到响应，则认为对方主机不可达，中断连接。
4.tcp四次挥手
tcp协议的四次挥手如下：
tcp采用四次挥手来释放连接，
- 第一次挥手：client发送一个FIN，用来关闭client到server的数据传送，client进入FIN_WAIT_1状态；
- 第二次挥手：server收到FIN后，发送一个ACK给client，确认序号为收到序号+1（与SYN相同，一个FIN占用一个序号）,server进入CLOSE_WAIT状态；
- 第三次挥手：server发送一个FIN，用来关闭server到client的数据传送，server进入LAST_ACK状态；
- 第四次挥手：client收到FIN后，client进入TIME_WAIT状态，接着发送一个ACK给server，确认序号为收到序号+1,server进入CLOSE状态，client等待2MSL时间后进入CLOSE状态，完成四次挥手。
5.问题
问题1：client不是立即关闭，而是等待2MSL后关闭？
- 确保有足够的时候让对方收到ACK包，如果被动关闭的那一方没有收到ACK包，就会触发被动关闭的端重发FIN包，一来一去所用的时间就是2MSL；
- 避免新旧连接混淆。有的路由器会缓存ip数据包，如果连接被重用了，那么这些延迟收到的包就可能会跟新的连接混在一起。
问题2：为什么需要四次挥手才能断开连接？
因为是全双工连接，发送方和接收方都需要FIN报文和ACK报文。
问题3：服务器出现大量CLOSE_WAIT状态的原因？
对方关闭socket连接，我方忙于读或写，没有及时关闭连接。解决办法如下：
- 检查代码，特别是释放资源的代码
- 检查配置，特别是处理请求的线程配置
6.udp协议
udp报文如下：
相比于tcp而言，udp的报文简单太多了。udp的特点如下：
- 面向非连接
- 不维护连接状态，支持同时向鑫个客户羰传输相同的消息
- 数据包报头有8个字节，额外开销较小
- 吞吐量只受限于数据生成速率/传输速率以及机器性能
- 尽最大努力将会，不保证可靠交付，不需要维持复杂的链接状态表
- 面向报文，不对应用程序提交的报文信息进行拆分或者合并
7.tcp与udp的区别
- 面向连接 vs 面向无连接
- 可靠性：tcp保证传输的可靠性，而udp并不保证
- 有序性：tcp利用seq保证报文的有序性，而udp并不保证有序
- 速度：tcp面向连接，传输数据需要进行三次握手，需要做许多额外的工作，而udp则不需要
- 量级：tcp是重量级的，udp是轻量级的，主要体现在tcp头部占用20个字节，udp头部占用8个字节
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