TCP/IP相关面试题

1.TCP的三次握手与四次挥手过程，各个状态名称与含义，TIMEWAIT的作用

2.TCP和UDP的区别

TCP是有连接的，两台主机在进行数据交互之前必须先通过三次握手建立连接；而UDP是无连接的，没有建立连接这个过程

TCP是可靠的传输，TCP协议通过确认和重传机制来保证数据传输的可靠性；而UDP是不可靠的传输

TCP还提供了拥塞控制、滑动窗口等机制来保证传输的质量，而UDP都没有

TCP是基于字节流的，将数据看做无结构的字节流进行传输，当应用程序交给TCP的数据长度太长，超过MSS时，TCP就会对数据进行分段，因此TCP的数据是无边界的；而UDP是面向报文的，无论应用程序交给UDP层多长的报文，UDP都不会对数据报进行任何拆分等处理，因此UDP保留了应用层数据的边界

3.三次握手过程中有哪些不安全性

　　1）伪装的IP向服务器发送一个SYN请求建立连接，然后服务器向该IP回复SYN和ACK，但是找不到该IP对应的主机，当超时时服务器收不到ACK会重复发送。当大量的攻击者请求建立连接时，服务器就会存在大量未完成三次握手的连接，服务器主机backlog被耗尽而不能响应其它连接。即SYN泛洪攻击

　　防范措施：

　　1、降低SYN timeout时间，使得主机尽快释放半连接的占用

　　2、采用SYN cookie设置，如果短时间内连续收到某个IP的重复SYN请求，则认为受到了该IP的攻击，丢弃来自该IP的后续请求报文

　　3、在网关处设置过滤，拒绝将一个源IP地址不属于其来源子网的包进行更远的路由

　　2）当一个主机向服务器发送SYN请求连接，服务器回复ACK和SYN后，攻击者截获ACK和SYN。然后伪装成原始主机继续与服务器进行通信。

4.accept发生在三次握手的哪一步

        accept会监听已完成队列是否非空，当队列为空时，accept就会阻塞。当队列非空时，就从已完成队列中取出一项并返回。 

而已完成队列中的都是三次握手过程已经完成的，因此accept发生在三次握手之后。 

5.TCP在listen时的参数backlog的意义

　　linux内核中会维护两个队列：

　　1）未完成队列：接收到一个SYN建立连接请求，处于SYN_RCVD状态

　　2）已完成队列：已完成TCP三次握手过程，处于ESTABLISHED状态

　　当有一个SYN到来请求建立连接时，就在未完成队列中新建一项。当三次握手过程完成后，就将套接口从未完成队列移动到已完成队列。

　　backlog曾被定义为两个队列的总和的最大值，也曾将backlog的1.5倍作为未完成队列的最大长度

一般将backlog指定为5

6.TCP选项有哪些

　　TCP首部选项字段多达40B，一些常用的字段有：

　　1）选项结束字段（EOP，0x00），占1B，一个报文段仅用一次。放在末尾用于填充，用途是说明：首部已经没有更多的消息，应用数据在下一个32位字开始处

　　2）无操作字段（NOP, 0x01），占1B，也用于填充，放在选项的开头

　　3）MSS（最大报文段长度），格式如下：种类（1B，值为2），长度（1B，值为4），数值（2B）

　　用于在连接开始时确定MSS的大小，如果没有确定，就用默认的（一般实现是536B）

　　4）窗口扩大因子，格式如下：种类（1B，值为3），长度（1B，值为3),数值（1B）

　　新窗口值 = 首部窗口值 * 2的（扩大因子）次方

　　当通信双方认为首部的窗口值还不够大的时候，在连接开始时用这个来定义更大的窗口。仅在连接开始时有效。一经定义，通信过程中无法更改。

　　5）时间戳（应用测试RTT和防止序号绕回）

　　6）允许SACK和SACK选项

7.为什么建立连接需要三次握手，而断开连接需要四次握手

　　因为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。

　　但是在断开连接时，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，再向对端发送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，因此需要四次握手

8.超时重传和快速重传 　　

超时重传：当超时时间到达时，发送方还未收到对端的ACK确认，就重传该数据包

快速重传：当后面的序号先到达，如接收方接收到了1、 3、 4，而2没有收到，就会立即向发送方重复发送三次ACK=2的确认请求重传。如果发送方连续收到3个相同序号的ACK，就重传该数据包。而不用等待超时