TCP

1. TCP定义

• ⽤于保证可靠性和流量控制维护的某些状态信息，这些信息的组合，包括Socket、序列号和窗⼝⼤⼩称为连接。

2. 唯一确定一个TCP连接

• TCP 四元组可以唯⼀的确定⼀个连接

3. TCP和UDP的区别

• 连接
• 服务对象
• 可靠性
• 拥塞控制、流量控制
• 首部开销
• 传输方式
• 分片不同

4. 序列号

• 在建⽴连接时由计算机⽣成的随机数作为其初始值，通过 SYN 包传给接收端主机，每发送⼀次数据，就「累加」⼀次该「数据字节数」的⼤⼩。 ⽤来解决⽹络包乱序问题

5. 为什么客户端和服务端的lsn不同？

• 可以避免在网络中残留的历史报文又到达，产生数据错乱
• 保证各自的数据能够正常传输。收发是不同的

6. IP层会分片，那么为什么TCP层还要MSS呢？

• 认识MTU和MSS

MTU：⼀个⽹络包的最⼤⻓度，以太⽹中⼀般为 1500 字节；

MSS ：除去 IP 和 TCP 头部之后，⼀个⽹络包所能容纳的 TCP 数据的最⼤⻓度

• TCP报文在IP层分片：会造成如果一个IP分片丢失，整个报文都要重传，因为没有序列号做保证。
• 而TCP在建立连接的时候，会规定MSS值，当数据包超过该值，会自动进行分片，这样失序、丢失都只要传对应分片即可

7. 避免SYN攻击

• 服务端会有一个SYN接收队列（半连接），SYN攻击会占满该队列，导致服务器不可用
• 修改 Linux 内核参数 ：控制队列⼤⼩和当队列满时应做什么处理。
• 服务端应用程序过慢，处理响应慢，会造成accept队列满；全是半连接，导致accept队列空：SYN队列满了，可以不放入SYN队列，直接计算一个cookie值，返回给客户端，客户端验证了，返回可以直接放到accept队列

8. 四次挥手中，主动断开连接的一方才有TIME_WAIT状态，一般是客户端

9. 为什么TIME_WAIT 等待的时间是 2MSL？

• MSL 是 Maximum Segment Lifetime， 报⽂最⼤⽣存时间，超过这个时间自动丢弃
• TCP 报⽂基于是 IP 协议的，⽽ IP 头中有⼀个 TTL 字段，是 IP 数据报可以经过的最⼤路由数，每经过⼀个处理他的路由器此值就减 1，当此值为 0 则数据报将被丢弃，同时发送 ICMP 报⽂通知源主机
• MSL 与 TTL 的区别

MSL 的单位是时间，⽽ TTL 是经过路由跳数。所以 MSL 应该要⼤于等于 TTL 消耗为 0 的时间，以确保报⽂已被⾃然消亡

• TIME_WAIT 等待 2 倍的 MSL，⽐较合理的解释是： 就是主动断开连接放发送收到FIN后发送ACK，到收到确认包需要两个最大报文生产时间
• 2MSL 的时间是从客户端接收到 FIN 后发送 ACK 开始计时的。如果服务端在自己周期过后认为超时，会重发 FIN 报⽂，那么 2MSL 时间将重新计时

10. 为什么需要TIME_WAIT？

• 防止旧连接的数据包：如果客户端不等待，直接断开，迟到的数据包在新的连接中会被当成新连接数据，造成数据混乱
• 保证连接正确关闭，确保服务端正常关闭，因为报文可能消失在网络中

11. 为什么是三次握手？不是两次，四次？

• 原因一：避免历史连接

⾸要原因是为了防⽌旧的重复连接初始化造成混乱

异常情况：「旧 SYN 报⽂」⽐「最新的 SYN 」 报⽂早到达了服务端

如果是两次握⼿连接，就不能判断当前连接是否是历史连接

如果是历史连接（序列号过期或超时），则第三次握⼿发送的报⽂是 RST 报⽂（客户端发送），终止连接

• 原因二：同步双⽅初始序列号

TCP 协议的通信双⽅， 都必须维护⼀个「序列号」， 序列号是可靠传输的⼀个关键因素

接收⽅可以去除重复的数据

接收⽅可以根据数据包的序列号按序接收

可以标识发送出去的数据包中， 哪些是已经被对⽅收到的

• 原因三：避免资源浪费

如果客户端的 SYN 阻塞了，重复发送多次 SYN 报⽂，那么服务器在收到请求后就会建⽴多个冗余的⽆效链接，造成必要的资源浪费。因为服务端不知道客户端是否连接

四次握⼿其实也能够可靠的同步双⽅的初始化序号，但由于第⼆步和第三步可以优化成⼀步，所以就成了「三次握⼿」

⽽两次握⼿只保证了⼀⽅的初始序列号能被对⽅成功接收，没办法保证双⽅的初始序列号都能被确认接收

12. 为什么四次挥手？需要四次？

• 因为三次握手的时候，没有半连接状态，第二次握手，服务端把ACK和SYN一起发送给了客户端

13. accept发生在哪一步？

• 从三次握手角度，第二次握手表示客户端到服务端单向连接成功，而第三次握手代表两端都连接成功，此时才正式连接成功，从SYN队列取出，放到accept队列
• 从Reactor模型中分析：