TCP粘包和拆包
学习起因
本来学过计算机网络的，但是印象中好像又没学过（可能是因为不用考），所以面试问到还是一脸懵...........
TCP粘包
定义
TCP在传输字节流时，发送方发送的若干包数据到达接收方时粘成了一个包，从接受方来看就是前一包数据的尾紧接着后一包数据的头。起因存在于发送方也存在于接收方。
起因
发送方造成：TCP默认使用Nagle算法（主要作用：减少网络中报文段的数量），具体做两件事：1）只有上一个分组得到确认，才会发送下一个分组（如果报文长度超过1460就直接发出，不等待确认）。2）收集多个小分组，在一个确认到来时一起发送。相当于如发送报文的大小小于发送缓冲区大小，发送缓冲区将多次写入的数据一次发送出去。
接收方造成：接受数据的应用层没有及时将接受缓冲区的内容读取（TCP将接收的数据存入缓冲区中，由应用程序去缓冲区获取数据，而不是直接发送给应用进程）。
解决方案
发送方：关闭TCP使用Nagle算法，使用TCP_NODELAY选项关闭算法。而接收方没有办法处理粘包现象，只能将问题交由应用层处理。
应用层：在应用层层面解决问题的话，不仅解决接收方粘包问题，还能解决发送方粘包问题。解决方案：循环解决，读完一条数据，再读取下一条数据，直到所有数据都被处理完成。如何将每条数据分割开来：1）格式化数据：每条数据都由固定的数据格式（开始符和结束符），但是要保证数据里面没有开始符和结束符。2）发送长度：每条数据前用4个字节来表示数据的长度，应用层可根据这个长度来判断开始位置和结束位置。
TCP拆包
定义
如果数据包长度太大，超过MSS（最大TCP报文长度，不包括TCP和IP的首部）的长度，TCP就会将报文分开传输，这样就会造成一个完整的数据报文在传输过程中被分成了几部分，这就是拆包。
起因
发送方：1）应用层程序写入数据时的数据大于套接字缓冲区的的大小。2）TCP报文长度-TCP首部长度大于MSS时，将发生拆包。
解决方案
应用层：在应用层层面解决问题的话，不仅解决接收方粘包问题，还能解决发送方粘包问题。解决方案：循环解决，读完一条数据，再读取下一条数据，直到所有数据都被处理完成。如何将每条数据分割开来：1）格式化数据：每条数据都由固定的数据格式（开始符和结束符），但是要保证数据里面没有开始符和结束符。2）发送长度：每条数据前用4个字节来表示数据的长度，应用层可根据这个长度来判断开始位置和结束位置。
注意
粘包和拆包只发生于使用TCP传输方式，不存在于UDP传输方式，因为TCP是面向流传输的，而UDP是面向消息传输的，这就决定了TCP在传输过程中将上层传输的报文视作流数据，每个流数据可能包含上层的几个报文，而TCP报文首部又没有区分每个报文的标记，（比如起始标记和结束标记，包长度等），这就决定了TCP可能会产生粘包和拆包的现象。UDP每次传输都是一个消息一个消息地传输，而接收方每次也只接收一个消息，而UDP首部也是有着包长度来作为每个消息包的长度，以此对每个消息包进行区分。
UDP首部
首部8个字节，源端口和目标端口各占2个字节，UDP报文长度占2个字节，检验和占2个字节。此处引用《图解TCP/IP》的UDP报文首部组成图。
包长度可看出每个UDP数据包的最大长度可为2^16-1字节，所以UDP最大可传输的数据长度为2^16-1-8(UDP首部长度)-20(IP首部长度)
检验和的作用是判断数据是否发生错误，如果发生错误就将包丢掉，但不提供差错恢复的能力。
TCP首部
源端口和目标端口：各占两个字节，分别写入源端口和目标端口。
序号：占4字节，范围位[0-2^32-1]，共2^32个序号，序号增加到2^32-1后，下一个序号就又回到0了。TCP面向字节流传输，每一个TPC连接传输的字节流中的每一个字节都按顺序编号。整个要传送的字节流的起始位置在建立连接时就设置了、首部中的序号代表的就说传送字节流的第一个字节的序号，例如，一个字节的序号为301，而发送的数据长度为100，即最后一个字节序号为400，所以如果有下一个报文段，那么数据序号应该从401开始。
确认号：占4个字节，期望收到对方下一个报文段的第一个数据字节的序号。例如，B发送给A的最后一个字节的序号为400，那么A就希望B下一次发送的数据的第一个字节的序号为401。所以ack就为401。
数据偏移：占4位，表示数据起始段到TCP报文起始处的长度，也就是TCP首部长度。因为首部中还有不确定长度的选项字段，所以数据偏移很有必要。而且只有4位说明能表示的最大长度为15，但不是15字节，因为数据偏移的单位是4字节，所以4*15为60，首部最多为60字节，所以选项长度不能超过40字节。
保留：占6位，保留为今后使用。
接下来是6个标志位。
紧急URG：当URG字段为1时，表明紧急指针字段有效。用来告诉系统此报文有紧急数据，需要优先发送（相当于高优先级的数据），而不要按照原来的排队顺序发送。当URG设置为1时，发送方应用进程就把紧急数据插入到本报文数据的最前面，而在紧急数据后面的还是普通数据，如果URG不设置为1，紧急数据就会按顺序排在普通数据后，没有插入的操作。
ACK：仅当ACK=1时确认号字段才有效。TCP规定建立连接后所有传送的报文的ACK都必须为1。
推送PSH：当两个进程相互通信时，如果一端的应用进程希望在键入一个命令后立即能收到对方的回复。发送方将PSH置为1，并立即创建一个报文段发送出去，接收方在收到PSH=1的报文段后，会尽快交付上层应用，而不会等缓冲区填满再交付。
复位RST：当RST=1时，表明TCP连接中发生了严重错误，必须释放连接，然后重新建立传输连接，RST置为1还用来拒绝一个非法的报文段，或拒绝打开一个连接。
同步SYN：在建立连接时用来同步序号。当SYN为1，ACK为为0时，表明这是一个连接请求报文段，对方若同意建立连接就发送一个SYN=1,ACK=1的接受连接报文。
终止FIN：用来释放一个连接。当FIN=1时，表明此报文段的发送数据已发送完毕，并要求释放传输连接。
窗口：占2个字节，用来告诉发送方自己能接收多大的数据，比如此时确认序号为701，窗口值为1000，那么就相当于告诉发送方，下一个发送的数据第一个字节的序号应该是701，只能接收到1700。所以窗口值是可以动态变化的。
检验和：占2个字节，检验和字段检验范围包括首部和数据两部分。
紧急指针：占2个字节，紧急指针仅在URG=1时才有意义，它指出本报文段中紧急数据的字节数（紧急数据后就是普通数据）。指出紧急数据的末尾在报文段中的位置，即使窗口为0时也可以发送紧急数据。
TCP Option
每个选项的开始都是1个Byte的kind字段，说明选项的类型，Kind为0/1的时候，选项只占1个Byte，其他选项在kind字段后面还有len字节，说明总长度包括kind和len的字节。看下图
从图中我们可以看到
0. 代表选项表结束
1.代表无操作
2.代表MSS
3.代表窗口扩大银子
8.代表时间戳
其他的kind值为4/5/6/7 四个选项被称为选择ACK及回显选项，目前回显选项已经被时间戳给代替！
引用https://blog.csdn.net/wdscq1234/article/details/52423272
