TCP

OSI七层网络

1. TCP提供什么功能？
   Transmission Control Protocol，缩写为TCP。
   在简化的计算机网络OSI模型中，它完成第四层传输层所指定的功能，用户数据包协议（UDP）是同一层内另一个重要的传输协议。

传输层：端对端连接

应用层向TCP层发送用于网间传输的、用8位字节表示的数据流，然后TCP把数据流分割成适当长度的报文段（通常受该计算机连接的网络的数据链路层的最大传输单元（MTU）的限制）。之后TCP把结果包传给IP层，由它来通过网络将包传送给接收端实体的TCP层。

2. TCP 三次握手和四次挥手

   
   建立连接

• 什么是可靠连接
• 服务器被动打开
• SYN：很小的数据包
• ACK：

断开连接

2.1 为什么三次握手？
采用三次握手是为了防止已连接的请求报文段又传送到服务器，造成服务器崩溃。
假设只有两次握手，连接时，第二次丢失，服务器认为连接成功，而客户端认为连接失败，继续发送连接请求，服务器就会收到SYN的洪水攻击。

2.2 为什么建立连接是三次握手，关闭连接是四次握手？
全双工：指可以同时（瞬时）进行信号的双向传输（A→B且B→A）。指A→B的同时B→A，是瞬时同步的。
半双工：指一个时间内只有一个方向的信号传输（A→B或B→A）。
因为TCP是全双工模式，因此每个方向都需要一个FIN和ACK，当一端发送了FIN包之后，处于半关闭状态，此时仍然可以接收数据包。
在建立连接时，服务器可以把SYN和ACK放在一个包中发送。
假设在断开连接时，如果一端收到FIN包，但此时仍有数据未发送完，此时就需要先向对端回复FIN包的ACK。等到将剩下的数据都发送完之后，才能向对端发送FIN，断开这个方向的连接。
因此很多时候FIN和ACK需要在两个数据包中发送，则需要四次握手。

2.3 2MSL等待时间( Maximum Segment Life)
第四个消息：A发出ACK，用于确认收到B的FIN当B接收到此消息，即认为双方达成了同步：双方都知道连接可以释放了，此时B可以安全地释放此TCP连接所占用的内存资源、端口号。
所以被动关闭的B无需任何wait time，直接释放资源。
但，A并不知道B是否接到自己的ACK，A是这么想的：

• 1）如果B没有收到自己的ACK，会超时重传FiN那么A再次接到重传的FIN，会再次发送ACK.
• 2）如果B收到自己的ACK，也不会再发任何消息，包括ACK无论是1还是2，A都需要等待，要取这两种情况等待时间的最大值，以应对最坏的情况发生，这个最坏情况是：去向ACK消息最大存活时间（MSL) + 来向FIN消息的最大存活时间(MSL)。这恰恰就是2MSL( Maximum Segment Life)。

3. TCP为什么能保证可靠传输？

• 确认和重传机制
  • 建立连接时三次握手同步双方的“序列号 + 确认号 + 窗口大小信息”，是确认重传、流控的基础
  • 传输过程中，如果Checksum校验失败、丢包或延时，发送端重传
• 数据排序
  • TCP有专门的序列号SN字段，可提供数据re-order
• 流量控制
  • 窗口和计时器的使用。TCP窗口中会指明双方能够发送接收的最大数据量
• 拥塞控制

4. 套接字是什么？
   为了区别不同的应用程序进程和连接，许多计算机操作系统为应用程序与TCP／IP协议交互提供了称为套接字 (Socket)的接口，区分不同应用程序进程间的网络通信和连接。
   为了区别不同的应用程序进程和连接，许多计算机操作系统为应用程序与TCP／IP协议交互提供了称为套接字 (Socket)的接口，区分不同应用程序进程间的网络通信和连接。

5. TCP和UDP的区别

• TCP的逻辑通信信道是全双工的可靠信道，UDP则是不可靠信道
• 每一条TCP连接只能是点到点的;UDP支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信
• TCP面向连接（如打电话要先拨号建立连接）;UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接
• TCP提供可靠的服务。也就是说，通过TCP连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，且按序到达;UDP尽最大努力交付，即不保 证可靠交付
• TCP面向字节流，实际上是TCP把数据看成一连串无结构的字节流;UDP是面向报文的
  UDP没有拥塞控制，因此网络出现拥塞不会使源主机的发送速率降低（对实时应用很有用，如IP电话，实时视频会议等）
• TCP首部开销20字节;UDP的首部开销小，只有8个字节