计算机网络 —— 总结（面试问题）

目录

   1）TCP 传输的时候怎么保证传输的可靠性

   2）UDP 传输中如何确认数据包被接收方正确接收

 

1. TCP 传输的时候怎么保证传输的可靠性

      TCP 的可靠性传输工作原理：

                    (1)、停止等待协议（stop and wait）: 每发送完一个分组就停止发送，等待对方的确认。在收到确认后再发送下一个分组。

                    (2)、连续 ARQ 协议（Automatic Repeat reQuest）：发送方维持一个一定大小的发送窗口，位于发送窗口内的所有分组都可连续发送出去，而中途不需要等待对方的确认。在收到几个分组后，对按                                                                                                          序到达的最后一个分组发送确认。

        TCP 可靠性传输的实现：

                    (1)、以字节为单位的晃动窗口

                    (2)、超时重传的时间选择

                    (3)、选择确认 SACK

        广播和多播不能用于 TCP。

 

        TCP通过以下几种方式来提供可靠性：

                    (1) 应用数据被分割为定长数据块。

                    (2) 超时重传：当TCP发出一个段后，它启动一个定时器，等待目的端的确认收到这个报文段。如果不能及时收到一个确认，将重发这个报文段。

                    (3) 确认相应：接收端收到数据后，若通过校验，将发送一个确认ACK给发送端。这个确认不是立即发送，通常将推迟几分之一秒。（之所以推迟，可能是要对包做完整校验）

                    (4) 校验：TCP将保持它首部和数据的校验和。这是一个端到端的校验和，目的是检测数据在传输过程中的任何变化。如果收到段的检验和有差错，TCP将丢弃这个报文段和不确认收到此报文段。（校验出包有错，丢弃报文段，不给出响应，TCP发送数据段，超时会重发数据）。

                    (5) 重新排列：既然 TCP 报文段作为 IP 数据报来传输，而 IP 数据报的到达可能会失序，因此TCP报文段的到达可能也会失序。如果必要的话，TCP将对收到的数据进行重新排序，将收到的数据以正确的顺序交给应用层。（对失序数据进行重新排序，然后才交给应用层）。

                    (6) 丢弃重复数据：既然 IP 数据报会发生重复，TCP 的接收端必须丢弃重复的数据（对于重复数据，能够丢弃重复数据）。

                    (7) 滑动窗口：TCP 能够提供流量控制。TCP 连接的每一方都有固定大小的缓冲空间。TCP 的接收端只允许另一端发送接收缓冲区所能接纳的数据。这将防止较快主机导致较慢主机的缓冲区溢出。（TCP 可以进行流量控制，防止较快主机致使较慢主机缓冲区溢出）。TCP 使用的流量控制协议是可变大小的滑动窗口协议。

 

         TCP如何保证消息顺序：

 

                 （1）为了保证数据的可靠传递，发送方必须把自己已发送的数据保留在缓冲区；

                 （2）发送方为每个已发送的数据包保留一个超时定时器；

                 （3）IF 在定时器超时之前接收到了来自对方的应答信息（可能是对本包的应答，也可能是对本包后续包的应答），则释放该数据包占用的缓冲区。

                 （4）ELSE 重传该数据包，直到收到应答或重传次数超过规定的最大次数为止。

                 （5）接收方收到数据包后，先进行 CRC 校验，如果正确，则把数据交给上层协议，然后给发送方发送一个累计应答包，表面该数据已经收到，如果接收方也有数据要发送给发送发，应答包也可放在数据包中捎带过去。

 2. UDP 传输中如何确认数据包被接收方正确接收
     Idea: 在每个数据包中插入一个唯一的ID，比如timestamp或者递增的int。 发送方在发送数据时将此ID和发送时间记录在本地。 接收方在收到数据后将ID再发给发送方作为回应 发送方如果收到回应，则知道接收方已经收到相应的数据包；如果在指定时间内没有收到回应，则数据包可能丢失，需要重复上面的过程重新发送一次，直到确定对方收到。（模拟TCP =。=）

3.udp和tcp的区别

• 讲解udp的校验和
•     UDP：首部字段（8字节）：源端口 | 目的端口 | 数据长 | 检验和
•    
      UDP的校验和需要计算UDP首部加数据荷载部分，但也需要加上UDP伪首部。这个伪首部指，源地址、目的地址、UDP数据长度、协议类型（0x11），协议类型就一个字节，但需要补一个字节的0x0，构成12个字节。伪首部+UDP首部+数据一起计算校验和。
      UDP检验和的计算方法是：
        按每16位求和得出一个32位的数；
        如果这个32位的数，高16位不为0，则高16位加低16位再得到一个32位的数；
        重复第2步直到高16位为0，将低16位取反，得到校验和。
• 讲解tcp的校验和
•      伪首部共有12字节，包含如下信息：源IP地址、目的IP地址、保留字节(置0)、传输层协议号(TCP是6)、TCP报文长度(报头+数据)。
•      把伪首部、TCP报头、TCP数据分为16位的字，如果总长度为奇数个字节，则在最后增添一个位都为0的字节。把TCP报头中的校验和字段置为0（否则就陷入鸡生蛋还是蛋生鸡的问题）。
       其次，用反码相加法累加所有的16位字（进位也要累加）。
       最后，对计算结果取反，作为TCP的校验和。
•     

• TCP的连接建立是一个三次握手过程，目的是为了通信双方确认开始序号，以便后续

  通信的有序进行。主要步骤如下：

  1. 连接开始时，连接建立方(Client)发送SYN包，并包含了自己的初始序号a；

  2. 连接接受方(Server)收到SYN包以后会回复一个SYN包，其中包含了对上一个a包的回应信息ACK，回应的序号为下一个希望收到包的序号，即a＋1，然后还包含了自己的初始序号b；

  3. 连接建立方(Client)收到回应的SYN包以后，回复一个ACK包做响应，其中包含了下一个希望收到包的序号即b＋1。

           

　　TCP终止连接的四次握手过程如下：

　　1. 首先进行关闭的一方（即发送第一个FIN）将执行主动关闭，而另一方（收到这个FIN）执行被动关闭。

　　2. 当服务器收到这个FIN，它发回一个ACK，确认序号为收到的序号加1。和SYN一样，一个FIN将占用一个序号。

　　3. 同时TCP服务器还向应用程序（即丢弃服务器）传送一个文件结束符。接着这个服务器程序就关闭它的连接，导致它的TCP端发送一个FIN。

　　4. 客户必须发回一个确认，并将确认序号设置为收到序号加1。

• 如果服务器中含有大量一直处于close_wait的tcp连接，是为什么？