TCP相关面试题总结

1、TCP三次握手过程

　　wireshark抓包为：（wireshark会将seq序号和ACK自己主动显示为相对值） 　　
　　
　　
　　1）主机A发送标志syn＝1,随机产生seq =1234567的数据包到server，主机B由syn=1知道，A要求建立连接； 此时状态A为SYN_SENT，B为LISTEN
　　
　　
　　2）主机B收到请求后要确认连接信息。向A发送ack =(主机A的seq+1),标志syn=1,ack=1,随机产生seq=7654321的包。　此时状态A为ESTABLISHED。B为SYN_RCVD　
　　
　　
　　3）主机A收到后检查ack 是否正确，即第一次发送的seq number+1,以及位码ack是否为1，若正确。主机A会再发送ack =(主机B的seq+1),标志ack=1。主机B收到后确认seq值与ack=1则连接建立成功。 此时A、B状态都变为ESTABLISHED 　　
　　

2、TCP四次挥手过程

　　断开连接过程与建立连接相似
1）主机A发送位码为FIN＝1，用来关闭客户A到serverB的数据传送。

此时A的状态为FIN_WAIT_1
2）serverB收到这个FIN。它发回一个ACK，确认序号为收到的序号加1。此时A为FIN_WAIT_2。B为CLOSE_WAIT
3）serverB关闭与clientA的连接。发送一个FIN给clientA。此时A为TIME_WAIT。B为LAST_ACK
4）clientA发回ACK报文确认，并将确认序号设置为收到序号加1。此时A、B都关闭了。状态变为CLOSED。
当（2）、（3）步中的ACK和FIN在一个包中发送时，A的状态会直接从FIN_WAIT_1变为TIME_WAIT

3、为什么建立连接须要三次握手。而断开连接须要四次握手

　　由于每一个方向都须要一个FIN和ACK。当一端发送了FIN包之后，处于半关闭状态，此时仍然能够接收数据包。
　　在建立连接时。server能够把SYN和ACK放在一个包中发送。
　　可是在断开连接时。假设一端收到FIN包，但此时仍有数据未发送完。此时就须要先向对端回复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。
　　因此非常多时候FIN和ACK须要在两个数据包中发送，因此须要四次握手

4、TIME_WAIT状态持续时间及原因

　　持续时间未2MSL。一个数据包在网络中的最长生存时间为MSL。
　　假设最后client回复的ACK丢失。server端会在超时时间到来时，重传最后一个FIN包。
　　ACK和FIN在网络中的最长生存时间就为2MSL。这样就能够可靠的断开TCP的双向连接。

5、超时重传和高速重传 　　

• 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
• 高速重传：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，就会马上向发送方反复发送三次ACK=2的确认请求重传。

  假设发送方连续收到3个同样序号的ACK，就重传该数据包。

  而不用等待超时
  
  

6、TCP首部长度，有哪些字段

7、TCP选项有哪些

　　TCP首部选项字段多达40B。一些经常使用的字段有：
　　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：首部已经没有很多其他的消息，应用数据在下一个32位字開始处
　　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）。格式例如以下：种类（1B，值为2）。长度（1B。值为4），数值（2B）
　　用于在连接開始时确定MSS的大小，假设没有确定，就用默认的（一般实现是536B）
　　4）窗体扩大因子，格式例如以下：种类（1B，值为3），长度（1B，值为3),数值（1B）
　　新窗体值 = 首部窗体值 * 2的（扩大因子）次方
　　当通信两方觉得首部的窗体值还不够大的时候，在连接開始时用这个来定义更大的窗体。仅在连接開始时有效。一经定义。通信过程中无法更改。
　　5）时间戳（应用測试RTT和防止序号绕回）
　　6）同意SACK和SACK选项

8、TCP在listen时的參数backlog的意义

　　linux内核中会维护两个队列：
　　1）未完毕队列：接收到一个SYN建立连接请求，处于SYN_RCVD状态
　　2）已完毕队列：已完毕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，就在未完毕队列中新建一项。当三次握手过程完毕后，就将套接口从未完毕队列移动到已完毕队列。
　　backlog曾被定义为两个队列的总和的最大值，也曾将backlog的1.5倍作为未完毕队列的最大长度
一般将backlog指定为5

9、accept发生在三次握手的哪一步

　　accept会监听已完毕队列是否非空。当队列为空时，accept就会堵塞。当队列非空时，就从已完毕队列中取出一项并返回。
　　而已完毕队列中的都是三次握手过程已经完毕的，因此accept发生在三次握手之后。

10、三次握手过程中有哪些不安全性

　　1）伪装的IP向server发送一个SYN请求建立连接。然后server向该IP回复SYN和ACK。可是找不到该IP相应的主机，当超时时server收不到ACK会反复发送。

当大量的攻击者请求建立连接时。server就会存在大量未完毕三次握手的连接，server主机backlog被耗尽而不能响应其他连接。即SYN泛洪攻击
　　防范措施：
　　1、减少SYN timeout时间。使得主机尽快释放半连接的占用
　　2、採用SYN cookie设置，假设短时间内连续收到某个IP的反复SYN请求，则觉得受到了该IP的攻击，丢弃来自该IP的兴许请求报文
　　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server发送SYN请求连接。server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server进行通信。
　　

11、TCP和UDP的差别

• 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传输数据的可靠性；而UDP是不可靠的传输
• TCP还提供了拥塞控制、滑动窗体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。不管应用程序交给UDP层多长的报文，UDP都不会对数据报进行不论什么拆分等处理，因此UDP保留了应用层数据的边界
  
  

12、有哪些应用层协议是基于TCP的，哪些是基于UDP的

• TCP： FTP、HTTP、Telnet、SMTP、POP3、HTTPS
• UDP：DNS、SNMP、NFS