TCP总结及CSTP协议介绍
TCP是在OSI七层模型的传输层，用于为网络应用服务提供端到端的通信，与UDP一同作为传输层最长用的两个协议，两个协议各有特点，各自适用于不同的场景。
TCP的特点
面向连接—TCP在传输数据之前需要通过三次握手，建立一条虚拟的链路
可靠传输服务—TCP有ACK机制，对所以的数据包要进行响应确认机制，要确保对方收到数据包，而且根据滑动窗口协议，根据网络负载，自动调节发送的数据量
面向字节流—TCP对于上层传输下来的数据，以字节为单位，根据滑动窗口的大小发送，与上层传输下来的数据大小是无关的
TCP报文
源端口：2字节
目的端口：2字节
序号：4字节，TCP是面向字节流的，指发送数据的第一个字节的序号
确认号：4字节，期望收到对方下一个报文段的第一个字节序号
数据偏移：4bit，实际上指TCP首部的长度，单位4字节
保留：6bit，置零
紧急URG：为1时，表明紧急指针有效，告诉系统有紧急数据需要传送
确认ACK：为1时，确认号有效，在连接建立后所有传送的报文段ACK为1
推送PSH：为1时，接收方就立即发送TCP字节流，而不是等到缓存满
复位RST：为1时，表明需要释放连接，并重新建立
同步SYN：用来建立连接，为1时，表示是一个连接建立请求或接受报文段
终止FIN：用来释放连接，为1时，表示要求释放连接
窗口：2字节，接受窗口，从报文段的确认号算起，接受方容许对方发送的数据量
校验和：2字节，检验范围包括首部和数据，与UDP检验方法一样
紧急指针：2字节，指出报文段中紧急数据的字节数，窗口为0时，也可发送紧急数据
选项：扩展TCP的功能，最大为40字节
填充：使选项满足4字节的整倍数
数据：数据载荷
TCP三次握手四次挥手
三报文握手
第一次握手：建立连接时，客户端发送syn包（到服务器，并进入SYN_SENT状态，等待服务器确认
第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN，同时自己也发送一个SYN包，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，客户端和服务器进入ESTABLISHED
四报文挥手
第一次挥手：客户端发送一个FIN，用来关闭客户端到服务端的数据连接
第二次挥手：服务端收到客户端FIN，回复一个ACK，表示确认关闭
第三次挥手：服务端关闭与客户端的连接，发送一个FIN给客户端
第四次挥手：客户端发回ACK报文确认，表示确认关闭
注：客户端并不是立刻关闭连接，而是等待一段时间在关闭，是为防止之后一个ack丢失，对双方通信造成影响
滑动窗口协议
流量控制
TCP会根据自己接收缓存区的大小，动态的调整对方发送窗口的大小，保证不会因为发送方因为发送大量数据，导致自己无法接收，而出现数据丢失
接收方在发送ACK时，将自己的缓存区大小放在TCP报头的滑动窗口中，发送给发送方，发送方收到后，就会根据滑动大小，调节自己发送的数据
拥塞控制
TCP为防止将大量的数据突然注入到网络中，引起网络的负载突然加大，从而导致数据包的可能丢失，所以TCP采用拥塞控制机制，根据网络动态的改变发送窗口的大小。
慢开始：TCP连接建立以后，会以指数增长的形式发送数据，直到达到规定的门限值
拥塞控制：TCP发送的数据量达到门限值后，采取等差增长的方法，慢慢试探当前网络的最大承载量
快重传：如果发送方连续收到三个一样的ACK，表明网络发生拥堵，TCP会减少发送量，从慢开始继续发送数据
快恢复：快重传的机制，会导致网络中的数据量突然增大，又突然减小，效率不高，所以后来当TCP收到三个连续的ACK时，不在从慢开始开始，而是将自己的发送量减小一半，这样就可以提高效率
TCP所谓的加法增大，就是TCP会从慢开始，慢慢的增加发送量，乘法减小就是发生拥堵，就将自己的发送量乘以0.5
关于TCP的面试题
1、介绍TCP连接的三次握手？追问：为什么TCP握手需要三次？
【问】TCP三次握手？
TCP是一个面向连接的传输层协议，在传输数据之前，需要双方交换信息，确保双方都可以正常工作。
第一次握手：客户端请求服务端，发送syn包到服务器，并进入到SYN_SEND状态，等待服务器的回复
第二次握手：服务器收到syn包，知道有客户端向自己请求，自己准备就绪后向客户端发送ack回复报文，同时也向客户端发送syn包，这两个包是一起发送的，即ack+syn，然后服务器进入syn_recv状态
第三次握手：客户端收到ack+syn报文，确认客户端已经做好准备，然后自己准备就绪，再向服务端发送ack，自己进入ESTABLISHED状态，服务端收到ack后，也进入ESTABLISHED状态
【问】为什么TCP握手需要三次？
TCP是一个可以同时双向通信的协议，也就是全双工通信的，如果是两次握手，服务端只能确定客户端准备好发数据了，至于是否可以接受数据，服务端不知道，所以需要请求客户端，也就是需要发送4个报文，为了不浪费带宽，节约时间，就将ack和syn包合并为一个包使用，所以就是三报文握手
注：TCP连接建立完成后，发送的数据包中，ack都是置1的
2、介绍TCP的四次断开？追问：为什么TCP的挥手需要四次？
【问】TCP的四次断开？
TCP是一个可靠的传输协议，断开连接时，要保证数据传输完毕后才断开
第一次挥手：客户端向服务端发送一个fin包，并进入到fin_wait_1状态
第二次挥手：服务端收到fin包后，知道对方要断开连接，回复ack包，并进入到close_wait状态
第三次挥手：服务端向客户端发送fin包，请求断开连接，并进入到last_ack状态
第四次挥手：客户端收到ack后会进入到fin_wait_2状态，再收到fin包后会进入time_wait状态，并向服务端发送ack，服务端收到后，会关闭连接，但是客户端还有等待一段时间才会关闭
【问】TCP挥手为什么需要四次？
TCP是全双工的通信，连接的建立是双向的，所以断开连接时，需要双向断开，所以需要四个报文，和三次握手一样需要四个报文，但是为什么不能合并呢？因为单向关闭时，一个方向上已经不再通信，但是可能另一个方向正在发送数据，如果合并了就会导致数据没有发送完成就要关闭连接，所以为避免这个想象出现，两个方向需要各自单独关闭
【问】为什么TIME_WAIT状态需要经过2MSL(最大报文段生存时间)才能到CLOSE状态
如果客户端直接关闭，会有两种情况。第一种：客户端最后发送的ack丢失了，服务端没有收到，服务端就会向客户端重发fin包文，但是客户端已经关闭，就不会响应，服务端就要连续发送多个数据包，来确认对方已经无法响应，这样会影响服务端对端口的利用效率。第二种：如果客户端直接关闭端口后立刻有新的连接建立，但是应为网络延迟，服务端还没有关闭，并且向客户端发送了fin报文，这样就会对新的连接诶造成干扰。
3、TCP的syn攻击过程？追问：怎么防御
【问】TCP的syn攻击过程？
TCP的syn攻击发生在TCP的三报文握手的第一报文握手阶段，当服务端收到客户端的syn报文，就会将该半连接添加到半连接队列，保存客户端的信息，等待客户端的响应，但是客户端并没有响应第二次握手，这就导致该半连接信息会长时间驻留在半连接队列中，如果有大量的此类信息，就会导致半连接队列被填满，正常用户的连接就无法被服务端接受，就会造成DOS攻击。
【问】syn攻击如何防御
syn攻击的防御方法很多，比如检查IP地址、减少服务器的重发次数和等待时间、syn防火墙等，但是这样都没有办法有效的解决syn攻击。但是syn_cookie可以解决syn攻击，cookie是服务端发送给客户端的随机信息，客户端发送syn给服务端，服务端不在保存半连接，而是返回cookie给客户端，如果如果客户端要建立连接，就要使用cookie去连接服务器。服务端保存的只有cookie信息，有效的解决服务端资源占用问题
4、为什么连接的时候是三次握手，关闭的时候确实四次握手？
TCP是面向连接的全双工通信，需要双向连接，也就是是需要四个报文，但是三次握手将第二个和第三个合为一个数据包，所以是三次握手。关闭的时候，不能同时关闭的原因是另一条数据路径上可能正在发送数据，所以双向需要单独关闭，需要发送四个报文
5、TCP是如何通过滑动窗口协议实现流量控制和拥塞避免的？
【一】流量控制
接收方可以通过数据包控制发送方发送的数据量，让数据量维持到自己可以接受的范围内，是一种端到端的控制，滑动窗口协议会维持一个可变的窗口，在窗口内的数据才会被发送，这个窗口的大小是有对端可以控制的
【二】拥塞避免
为避免将大量的数据输入到网络中，TCP会将数据慢慢的输入到网络，然后探测网络的最大传输上限，如果发现有网络拥塞，就会立刻减少发送的数据量，然后再慢慢探测，增加自己的发送量，具体的算法：慢开始、拥塞控制、快重传、快恢复
6、TCP与UDP区别
TCP是面向连接的，UDP是无连接的
TCP通过可靠的传输服务，UDP是尽最大努力交付，不保证可靠性
TCP占用资源高，UDP占用资源少
TCP传输效率低，延时高，UDP传输效率高，延时低
TCP面向字节流，对数据分段，UDP面向数据包，不对数据分段，直接交付给网络层
7、TCP的定时器？
【问】TCP常见的四种定时器？
TCP虽然有ACK机制提供可靠的确认机制，但是如果ACK丢失，就可能会造成死锁的情况，所以TCP就设置了几种定时器，解决死锁的情况
重发定时器：如果ACK报文在传输的过程丢失，发送方就可能一直等待对方的ACK，而对方认为自己已经发送了ACK，就等待对方发送数据，这样就会发生死锁，所以重传定时的作用就是在一定时间内没有收到对方的回复，就重新发送请求，这个时间大约为2*RTT
坚持定时器：原因TCP的流量控制机制，如果接受方缓存区满，就会将自己的滑动窗口设置为零，而发送方就会等接受方处理完数据再发送，但是接受方处理完数据，会向发送方请求发送，但是该报文丢失了，这样就会造成死锁，所以坚持定时器的作用就是每隔一段时间向接受方发送一次探测，询问是否可以接受
保活计数器：保活定时器是为防止对方突然无法通信，还没有来的及断开连接，为返回本地一直等待对方响应，就设置一个保活机制，如果在一段时间内没有收到消息，就自己断开连接
时间等待计时器：该计时器用于四次挥手的最后一次，为防止最后一个ACK丢失，而设置的时间，在时间内TCP的连接并非立刻关闭，而是等到该计时器结束才关闭，一般为2msl
SCTP协议
SCTP (Stream Control Transmission Protocol)是一种传输协议，在TCP/IP协议栈中所处的位置和TCP、UDP类似，兼有TCP/UDP两者特征。
TCP是一种面向连接的协议，提供可靠传输，确保数据有序发送；
UDP是一种面向消息的协议，不能确保数据有序发送
SCTP是后来引入的一种新的协议，提供了和TCP一样的可靠、有序的数据传输功能，同时却能和UDP一样面对消息的方式来进行操作，保护消息边界
特性
1、多宿主
TCP是将点到点的连接，就是一个TCP连接对应的是一对ip地址
SCTP可以将多个路劲并到一个联合中，数据可以在任意一个连接路径上传输，可以通过多对的IP地址建立一个聚合的连接
2、多流
在一个联合中，可以同时传输多个流，每个流都是独立的，并且有各自的编号
3、初始化保护
TCP建立连接需要三次握手，但是容易遭受syn攻击，但是SCTP使用4次握手机制，4次握手机制和TCP_cookie的机制类似，客户端请求服务端，服务端会返回客户端一个cookie，客户端需要拿cookie去请求服务端，服务端才会建立连接，并返回ack
4、消息分帧
TCP是根据字节来传输的，不关心上层数据的结构，是不是一个数据，而是将这些数据看成字节流来发送，然后由接收端自行分组，如果一个应用程序发送两条消息，TCP可能会将这个两条消息组成一个TCP报文，然后再有接收端自行拆分
UDP是将上层数据封装后直接交给网络层
SCTP在这一块的处理是与UDP一致的，应用程序有两个消息，这两个消息会分别用SCTP报文传输
5、平滑关闭
TCP和SCTP都是基于连接的协议
TCP中连接的删除是半关闭的，服务的某一端可以关闭自己这端的socket，但是可以继续接受数据。
SCTP没有采用TCP的关闭机制，而是双向直接关闭，也就是三次挥手，SCTP和TCP的连接的建立和关闭，正好相反
6、可配置的无序发送
TCP的消息发送是有顺序的，按照缓存序列中的顺序发送
UDP是直接将上层数据发送，接受方可能会因为网络延迟，收到数据包的顺序不同
SCTP可以有序发送，也可以配置为无序发送