TCP三次握手等相关问题

2018-11-21  本文已影响0人  我也有键盘

1. TCP/IP的三次握手和四次挥手是什么概念，以及状态变化过程？

三次握手是指在建立TCP连接时，需要客户端(Client)与服务器(Server)发送3个包来确认连接的建立。其过程如下：

  1. Client发送标识SYN=1，和随机产生的值seq=x数据包发送给Server。此时，Client状态为SYN_SEND，Server状态为Listen。

  2. Server收到Client的数据包后，对SYN报文进行确认。也发送SYN=1、ACK=1、ack=x+1、seq=y 给Client。此时，Server状态为SYN_RECV，也叫做半连接状态。

  3. Client再进行一次确认，发送 ACK=1、seq=x+1、ack=y+1 给Server。此时，Client、Server状态都变为ESTABLISHED。

3次握手.jpg

四次挥手是指Client与Server断开TCP连接时，需要发送4个数据包来确认连接的断开。其过程如下：

  1. Client发送FIN=1、seq=u 给Server。此时，Client状态为FIN_WAIT_1。

  2. Server收到Client的数据包，发送ACK=1、ack=u+1、seq=v 给Client。此时Client状态为FIN_WAIT_2，Server状态为CLOSE_WAIT。

  3. Server发送FIN=1、ACK=1、ack=u+1、seq=w 给Client。此时，Server状态为LAST_ACK，Client状态为TIME_WAIT。

  4. Client发送ACK=1、ack=w+1、seq=u+1 给Server。此时，Client状态为TIME_WAIT，服务器状态CLOSED。

四次挥手.png

2. 建立连接需要3次，为什么断开连接需要4次？

建立连接时，服务器在收到客户端连接请求时可以立即回应“ok、让我们连接吧”，即回应SYN+ACK。但是在断开连接时，服务器在收到客户端的断开请求时，可能还有数据没有处理完，这时就不能立即断开连接，因此只能先回应客户端一个ACK报文，告诉客户端“收到断开请求(FIN)，但等我处理完数据才能跟你断开连接(FIN)”。

3. 三次握手有哪些不安全性？

在三次握手中，半连接状态时，服务器backlog要维护一个未完成队列来记录请求连接的客户端，每当一个客户端发起SYN连接请求，未完成队列都要新建一项。当有大量伪装IP向服务器发送SYN请求时，服务器就需要向该IP回复SYN+ACK报文，但是又找不到该IP对应的主机，发送超时后服务器又需要重复发送。这时，服务器主机就会存在大量未完成的三次握手连接，面临资源被耗尽而不能响应其他连接。

4. TCP和UDP的区别？TCP是通过什么方式来保证可靠性的?

5. TCP四层网络模型和OSI七层网络模型分别是什么？以及每一层的作用?

TCP四层网络模型：

  1. 传输层 ：TCP协议

  2. 网络层：IP地址

  3. 数据链路层：MAC地址

  4. 物理层：0101二进制数据的传输

OSI七层网络模型：

  1. 应用层

  2. 表示层

  3. 会话层

  4. 传输层

  5. 网络层

  6. 数据链路层

  7. 物理层

6. 什么是滑动窗口协议？它的实现原理是什么？

滑动窗口是一种流量控制技术。早期网络通信中，发送方和接收方不考虑网络拥挤情况直接发送数据，最终导致中间节点阻塞掉包，最后无法发送数据。为了解决这个问题，发送方和接收方各自维护一个数据帧序列（即，窗口）。发送方的窗口大小由接收方确定，用于控制发送速度，以免接收方缓存不够大而导致溢出，同时控制流量避免网络阻塞。

接收方收到某帧数据后，发送ACK给发送方。发送方收到这个ACK才可以让“窗口”滑动。

7. 服务器上TIME_WAIT状态的连接过多，怎么解决？

从四次挥手的图中可以看出，TIME_WAIT是主动发起关闭连接的一端才会有的状态。服务器上处理完任务后发送关闭请求，在四次挥手的第3步，收到最后一个FIN时进入TIME_WAIT状态。TCP/IP的设计规定：当关闭一个socket时，主动关闭一端的socket将进入TIME_WAIT状 态，而被动关闭一方则转入CLOSED状态，这样就能保证数据能传输完。

但真当TIME_WAIT状态过多时，可以设置服务器启用TIME_WAIT重用、加速TIME_WAIT回收来解决。还可以通过增加服务器来解决。

8. 什么是NIO、BIO、AIO？他们的区别？

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