1.TCP和UDP的區(qū)別

1. TCP是面向連接的，UDP是面向無(wú)連接的；
2. TCP只能一對(duì)一通信，UDP支持一對(duì)一，一對(duì)多，多對(duì)一和多對(duì)多交互通信；
3. TCP是面向字節(jié)流的，UDP是面向報(bào)文的；
4. TCP是可靠傳輸，使用流量控制和擁塞控制；UDP是不可靠傳輸
5. TCP首部最小20字節(jié)，最大60字節(jié)；UDP首部?jī)H8字節(jié)。

2.ISO七層模型及相關(guān)協(xié)議

1. 物理層：建立、維護(hù)、斷開物理連接。
2. 數(shù)據(jù)鏈路層：在物理層提供比特流服務(wù)的基礎(chǔ)上，建立相鄰結(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)鏈路。
3. 網(wǎng)絡(luò)層：進(jìn)行邏輯地址尋址，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的路徑選擇，協(xié)議有ICMP、IGMP、IP等。
4. 傳輸層：定義傳輸數(shù)據(jù)的協(xié)議端口號(hào)，以及流量控制和差錯(cuò)校驗(yàn)，協(xié)議有TCP、UDP。
5. 會(huì)話層：建立、管理、終止會(huì)話，指本地主機(jī)與遠(yuǎn)程主機(jī)正在進(jìn)行的會(huì)話。
6. 表示層：確保一個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用層所發(fā)送的信息可以被另一個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用層讀取。
7. 應(yīng)用層：網(wǎng)絡(luò)服務(wù)與最終用戶的一個(gè)接口，常見的協(xié)議有：HTTP、FTP、SMTP、DNS。

TCP/IP 四層模型

1. 網(wǎng)絡(luò)接口層
2. 網(wǎng)際層
3. 傳輸層
4. 應(yīng)用層

五層體系結(jié)構(gòu)

1. 物理層
2. 數(shù)據(jù)鏈路層
3. 網(wǎng)絡(luò)層：IP網(wǎng)際協(xié)議、ARP地址轉(zhuǎn)換協(xié)議、RIP路由信息協(xié)議
4. 傳輸層：TCP傳輸控制協(xié)議、UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)文協(xié)議
5. 應(yīng)用層：HTTP超文本傳輸協(xié)議、FTP文本傳輸協(xié)議、DNS域名系統(tǒng)

3.如何理解HTTP協(xié)議是無(wú)狀態(tài)的

當(dāng)瀏覽器第一次發(fā)送請(qǐng)求給服務(wù)器時(shí)，服務(wù)器響應(yīng)了；

如果同個(gè)瀏覽器發(fā)起第二次請(qǐng)求給服務(wù)器時(shí)，它還是會(huì)響應(yīng)。但是呢，服務(wù)器不知道你就是剛才的那個(gè)瀏覽器。

簡(jiǎn)而言之，服務(wù)器不會(huì)去記住你是誰(shuí)，所以是無(wú)狀態(tài)協(xié)議。

4.簡(jiǎn)述從瀏覽器地址欄輸入url到顯示主頁(yè)的過(guò)程

1. DNS解析，查找域名對(duì)應(yīng)的IP地址。
2. 與服務(wù)器通過(guò)三次握手，建立TCP連接。
3. 向服務(wù)器發(fā)送HTTP請(qǐng)求。
4. 服務(wù)器處理請(qǐng)求，返回網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容。
5. 瀏覽器解析并渲染頁(yè)面。
6. TCP四次握手，連接結(jié)束。

5.說(shuō)下 HTTP/1.0，1.1，2.0 的區(qū)別

HTTP/1.0

默認(rèn)使用短連接，每次請(qǐng)求都需要建立一個(gè)TCP連接。它可以設(shè)置Connection: keep-alive 這個(gè)字段，強(qiáng)制開啟長(zhǎng)連接。

HTTP/1.1

1. 默認(rèn)使用長(zhǎng)連接，即TCP連接默認(rèn)不關(guān)閉，可以被多個(gè)請(qǐng)求復(fù)用。
2. 分塊傳輸編碼，即服務(wù)端每產(chǎn)生一塊數(shù)據(jù)，就發(fā)送一塊，用“流模式”取代“緩存模式”。
3. 管道機(jī)制，即在同一個(gè)TCP連接里面，客戶端可以同時(shí)發(fā)送多個(gè)請(qǐng)求。

HTTP/2.0

1. 二進(jìn)制協(xié)議，1.1版本的頭信息是文本（ASCII編碼），數(shù)據(jù)體可以是文本或二進(jìn)制；2.0中，頭信息和數(shù)據(jù)體都是二進(jìn)制。
2. 完全多路復(fù)用，在一個(gè)連接里，客戶端和服務(wù)器都可以同時(shí)發(fā)送多個(gè)請(qǐng)求或響應(yīng)，而且不用按照順序一一對(duì)應(yīng)。
3. 報(bào)頭壓縮，HTTP協(xié)議不帶有狀態(tài)，每次請(qǐng)求都必須帶上所有信息。HTTP/2.0引入了頭信息壓縮機(jī)制，使用gzip或compress壓縮后再發(fā)送。
4. 服務(wù)端推送，允許服務(wù)器未經(jīng)請(qǐng)求，主動(dòng)向客戶端發(fā)送資源。

6.POST和GET有哪些區(qū)別

7.HTTP 如何實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)連接？在什么時(shí)候會(huì)超時(shí)？

什么是HTTP的長(zhǎng)連接？

1. HTTP分為長(zhǎng)連接和短連接，本質(zhì)上說(shuō)的是TCP的長(zhǎng)短連接。TCP連接是一個(gè)雙向的通道，它是可以保持一段時(shí)間不關(guān)閉的，因此TCP連接才具有真正的長(zhǎng)連接和短連接這一說(shuō)法。
2. TCP長(zhǎng)連接可以復(fù)用一個(gè)TCP連接，來(lái)發(fā)起多次HTTP請(qǐng)求，這樣就可以減少資源消耗，比如一次HTML請(qǐng)求，如果是短連接的話，可能還需要請(qǐng)求后續(xù)的JS/CSS。

如何設(shè)置長(zhǎng)連接？

通過(guò)在請(qǐng)求頭和響應(yīng)頭設(shè)置Connection字段指定為keep-alive，HTTP/1.0協(xié)議支持，但默認(rèn)是關(guān)閉的，從HTTP/1.1以后，連接默認(rèn)都是長(zhǎng)連接。

在什么時(shí)候會(huì)超時(shí)？

1. HTTP一般會(huì)有httpd守護(hù)進(jìn)程，里面可以設(shè)置keep-alive timeout，當(dāng)tcp連接閑置超過(guò)這個(gè)時(shí)間就會(huì)關(guān)閉，也可以在HTTP的header里面設(shè)置超時(shí)時(shí)間。
2. TCP 的keep-alive包含三個(gè)參數(shù)，支持在系統(tǒng)內(nèi)核的net.ipv4里面設(shè)置；當(dāng) TCP 連接之后，閑置了tcp_keepalive_time，則會(huì)發(fā)生偵測(cè)包，如果沒(méi)有收到對(duì)方的ACK，那么會(huì)每隔 tcp_keepalive_intvl 再發(fā)一次，直到發(fā)送了tcp_keepalive_probes，就會(huì)丟棄該連接。

8.HTTP 與 HTTPS 的區(qū)別

HTTP 即超文本傳輸協(xié)議，是一個(gè)基于TCP/IP通信協(xié)議來(lái)傳遞明文數(shù)據(jù)的協(xié)議。HTTP會(huì)存在這幾個(gè)問(wèn)題：

• 請(qǐng)求信息是明文傳輸，容易被竊聽截取。
• 沒(méi)有驗(yàn)證對(duì)方身份，存在被冒充的風(fēng)險(xiǎn)。
• 數(shù)據(jù)的完整性未校驗(yàn)，容易被中間人篡改。

為了解決HTTP存在的問(wèn)題，HTTPS出現(xiàn)啦。

HTTPS是什么？

HTTPS= HTTP+SSL/TLS，可以理解為 HTTPS 是身披 SSL（Secure Socket Layer，安全套接層）的HTTP。

它們的主要區(qū)別如下：

9.HTTPS的工作流程是怎樣的？

• HTTPS = HTTP + SSL/TLS，也就是用SSL/TLS對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密，用HTTP進(jìn)行傳輸。
• SSL，即Secure Sockets Layer（安全套接層協(xié)議），是網(wǎng)絡(luò)通信提供安全及數(shù)據(jù)完整性的一種安全協(xié)議。
• TLS，即Transport Layer Security（安全傳輸層協(xié)議），它是SSL3.0的后續(xù)版本。

1. 客戶端發(fā)起HTTPS請(qǐng)求，連接到服務(wù)器的443端口。
2. 服務(wù)器必須要有一套數(shù)字證書（證書內(nèi)容有公鑰、證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)、失效日期等）。
3. 服務(wù)器將自己的數(shù)字證書發(fā)送給客戶端（公鑰在證書里面，私鑰由服務(wù)器持有）。
4. 客戶端收到數(shù)字證書之后，會(huì)驗(yàn)證證書的合法性。如果證書驗(yàn)證通過(guò)，就會(huì)生成一個(gè)隨機(jī)的對(duì)稱密鑰，用證書的公鑰加密。
5. 客戶端將公鑰加密后的密鑰發(fā)送到服務(wù)器。
6. 服務(wù)器接收到客戶端發(fā)來(lái)的密文密鑰之后，用自己之前保留的私鑰對(duì)其進(jìn)行非對(duì)稱解密，解密之后就得到客戶端的密鑰，然后用客戶端密鑰對(duì)返回?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)稱加密，這樣子傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都是密文啦。
7. 服務(wù)器將加密后的密文返回到客戶端。
8. 客戶端收到后，用自己的密鑰對(duì)其進(jìn)行對(duì)稱解密，就能得到服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)。

10.說(shuō)說(shuō)HTTP的狀態(tài)碼，301和302的區(qū)別？

• 301：永久重定向，表示所請(qǐng)求的資源已經(jīng)永久地轉(zhuǎn)移到新的位置，這包含域名的改變或者是資源路徑的改變。
• 302：臨時(shí)重定向，表示所請(qǐng)求的資源臨時(shí)地轉(zhuǎn)移到新的位置，一般是24到48小時(shí)以內(nèi)的轉(zhuǎn)移會(huì)用到302。

11.說(shuō)說(shuō)什么是數(shù)字簽名？什么是數(shù)字證書？

數(shù)字證書構(gòu)成：

• 公鑰和個(gè)人等信息，經(jīng)過(guò)Hash算法加密，形成消息摘要；將消息摘要拿到擁有公信力的認(rèn)證中心（CA），用它的私鑰對(duì)消息摘要加密，形成數(shù)字簽名。
• 公鑰和個(gè)人信息、數(shù)字簽名共同構(gòu)成數(shù)字證書。

12.對(duì)稱加密和非對(duì)稱加密有什么區(qū)別

對(duì)稱加密：指加密和解密使用同一密鑰，優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)算速度較快，缺點(diǎn)是不能安全地將密鑰傳輸給另一方。常見的對(duì)稱加密算法有：DES、AES等。

非對(duì)稱加密：指的是加密和解密使用不同的密鑰（即公鑰和私鑰）。公鑰與私鑰是成對(duì)存在的，如果用公鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，只有對(duì)應(yīng)的私鑰才能解密。常見的非對(duì)稱加密算法有 RSA。

13.說(shuō)說(shuō) DNS 的解析過(guò)程？

DNS的解析過(guò)程如下圖：

假設(shè)你要查詢www.baidu.com的IP地址：瀏覽器 -> 本地DNS服務(wù)器 -> 根域名服務(wù)器 -> 頂級(jí)域名服務(wù)器 -> 權(quán)威域名服務(wù)器

1. 首先會(huì)查找瀏覽器的緩存，看看是否能找到www.baidu.com對(duì)應(yīng)的IP地址，找到就直接返回；否則進(jìn)行下一步。
2. 將請(qǐng)求發(fā)往本地DNS服務(wù)器，如果查找到也直接返回，否則繼續(xù)進(jìn)行下一步；
3. 本地DNS服務(wù)器向根域名服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，根域名服務(wù)器返回負(fù)責(zé).com的頂級(jí)域名服務(wù)器的列表。
4. 本地DNS服務(wù)器再向其中一個(gè)頂級(jí)域名服務(wù)器發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求，返回負(fù)責(zé).baidu的權(quán)威域名服務(wù)器的列表。
5. 本地DNS服務(wù)器再向其中一個(gè)權(quán)威域名服務(wù)器發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求，返回www.baidu.com所對(duì)應(yīng)的IP地址。

14.說(shuō)說(shuō) WebSocket與socket的區(qū)別

Socket是一套標(biāo)準(zhǔn)，它完成了對(duì)TCP/IP的高度封裝，屏蔽網(wǎng)絡(luò)細(xì)節(jié)，以便開發(fā)者更好地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編程。

Socket等于IP地址 + 端口 + 協(xié)議。

WebSocket是一個(gè)持久化的協(xié)議，它是伴隨H5而出的協(xié)議，用來(lái)解決HTTP不支持持久化連接的問(wèn)題。

Socket是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)編程的標(biāo)準(zhǔn)接口，而WebSocket則是應(yīng)用層通信協(xié)議。

15.HTTP請(qǐng)求的過(guò)程與原理

HTTP是一個(gè)基于TCP/IP協(xié)議來(lái)傳遞數(shù)據(jù)的超文本傳輸協(xié)議，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型有HTML、圖片等。

1. 客戶端進(jìn)行DNS域名解析，得到對(duì)應(yīng)的IP地址
2. 根據(jù)這個(gè)IP地址，找到對(duì)應(yīng)的服務(wù)器建立TCP連接（三次握手）
3. 建立TCP連接后發(fā)起HTTP請(qǐng)求（一個(gè)完整的http請(qǐng)求報(bào)文）
4. 服務(wù)器響應(yīng)HTTP請(qǐng)求，客戶端得到html代碼
5. 客戶端解析html代碼，用html代碼中的資源（如 js、css、圖片等等）渲染頁(yè)面。
6. 服務(wù)器關(guān)閉TCP連接（四次揮手）

16.forward和redirect的區(qū)別？

是servlet中的兩種主要跳轉(zhuǎn)方式。forward：轉(zhuǎn)發(fā)，redirect：重定向

1. 從地址欄顯示來(lái)說(shuō)

forward是服務(wù)器內(nèi)部的重定向，服務(wù)器直接訪問(wèn)目標(biāo)地址，把里面的東西取出來(lái)，但是客戶端并不知道，因此用forward的話，客戶端瀏覽器的網(wǎng)址是不會(huì)發(fā)生變化的。

redirect是服務(wù)器根據(jù)邏輯，發(fā)送一個(gè)狀態(tài)碼，告訴瀏覽器重新去請(qǐng)求那個(gè)地址，所以地址欄顯示的是新地址。

2. 從數(shù)據(jù)共享來(lái)說(shuō)

由于在整個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)的過(guò)程中使用的是同一個(gè)request，因此forward會(huì)將request信息帶到被重定向的jsp或servlet中使用，即可以共享數(shù)據(jù)。

redirect不能共享數(shù)據(jù)。

3. 從運(yùn)用的地方來(lái)說(shuō)

forward一般用于用戶登錄時(shí)，根據(jù)角色轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的模塊

redirect一般用于用戶注銷登錄時(shí)返回主頁(yè)面

4. 從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)

forward轉(zhuǎn)發(fā)是服務(wù)器上的行為，redirect重定向是客戶端的行為。

5. 從效率上來(lái)說(shuō)

forword效率高，而redirect效率低。

6. 從請(qǐng)求的次數(shù)來(lái)說(shuō)

forword只有一次請(qǐng)求，而redirect有兩次請(qǐng)求。

17.Session和Cookie的區(qū)別

Cookie 是保存在客戶端的一小塊文本串的數(shù)據(jù)?？蛻舳讼蚍?wù)器發(fā)起請(qǐng)求時(shí)，服務(wù)器會(huì)向客戶端發(fā)送一個(gè) Cookie，客戶端就把 Cookie 保存起來(lái)。下次向同一服務(wù)器再發(fā)起請(qǐng)求時(shí)，Cookie 就被攜帶發(fā)送到服務(wù)器。服務(wù)器可以根據(jù)這個(gè) Cookie 判斷用戶的身份和狀態(tài)。

Session 指的是服務(wù)器和客戶端一次會(huì)話的過(guò)程。它是另一種記錄客戶端狀態(tài)的機(jī)制。不同的是 Cookie 是保存在客戶端瀏覽器中的，而 Session 是保存在服務(wù)器上的。客戶端瀏覽器在訪問(wèn)服務(wù)器時(shí)，服務(wù)器會(huì)把客戶端信息以某種形式記錄在服務(wù)器上，這就是 Session?？蛻舳藶g覽器再次訪問(wèn)時(shí)只需要從該 Session 中查找用戶的狀態(tài)。

Session 和 Cookie 到底有什么不同呢？

Session 和 Cookie 有什么關(guān)聯(lián)呢？

可以使用 Cookie 記錄 Session 的唯一標(biāo)識(shí)

• 用戶第一次請(qǐng)求服務(wù)器時(shí)，服務(wù)器根據(jù)用戶提交的信息，創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的Session，請(qǐng)求返回時(shí)將此Session的唯一標(biāo)識(shí)信息SessionID返回給瀏覽器，瀏覽器會(huì)將此SessionID信息存入Cookie中，同時(shí)Cookie記錄此SessionID是屬于哪個(gè)域名的。
• 當(dāng)用戶第二次訪問(wèn)服務(wù)器時(shí)，請(qǐng)求會(huì)自動(dòng)判斷此域名下是否存在Cookie信息，如果存在，則自動(dòng)將Cookie信息也發(fā)送給服務(wù)器，服務(wù)器會(huì)從Cookie中獲取SessionID，再根據(jù) SessionID 查找對(duì)應(yīng)的 Session 信息，如果沒(méi)有找到則說(shuō)明用戶沒(méi)有登錄或者登錄失效，如果找到則證明用戶已經(jīng)登錄可執(zhí)行后面的操作。

分布式環(huán)境下 Session 該怎么處理呢？

分布式環(huán)境下，客戶端請(qǐng)求經(jīng)過(guò)負(fù)載均衡，可能會(huì)分配到不同的服務(wù)器上，假如一個(gè)用戶的請(qǐng)求兩次沒(méi)有落到同一臺(tái)服務(wù)器上，那么在新的服務(wù)器上就沒(méi)有記錄該用戶狀態(tài)對(duì)應(yīng)的 Session。

可以使用 Redis 等分布式緩存來(lái)存儲(chǔ) Session，保證在多臺(tái)服務(wù)器間共享。

客戶端如果無(wú)法使用 Cookie 怎么辦呢？

有可能客戶端無(wú)法使用 Cookie，比如瀏覽器禁用 Cookie，或者客戶端是 安卓、IOS 設(shè)備等。

這時(shí)候怎么辦呢？SessionID 怎么存呢？怎么傳給服務(wù)器呢？

首先是 SessionID 的存儲(chǔ)，可以使用客戶端的本地存儲(chǔ)，比如瀏覽器的 sessionStorage。

接下來(lái)要怎么傳呢？

1. 拼接到 URL：直接把 SessionID 作為 URL 的請(qǐng)求參數(shù)。
2. 放到請(qǐng)求頭：把 SessionID 放到請(qǐng)求頭里面，比較常用。

18.詳細(xì)說(shuō)一下 TCP 的三次握手機(jī)制

TCP 三次握手過(guò)程：

• 最開始，客戶端和服務(wù)端都處于 CLOSE（關(guān)閉）狀態(tài)，服務(wù)端監(jiān)聽客戶端的請(qǐng)求，進(jìn)入 LISTEN（監(jiān)聽） 狀態(tài)。
• 客戶端發(fā)送連接請(qǐng)求，進(jìn)行第一次握手（同步位 SYN=1，序號(hào)字段 seq=x），發(fā)送完畢后，客戶端就進(jìn)入 SYN_SENT（同步已發(fā)送） 狀態(tài)。
• 服務(wù)端確認(rèn)連接，進(jìn)行第二次握手（同步位 SYN=1，確認(rèn)位 ACK=1，序號(hào)字段 seq=y，確認(rèn)號(hào)字段 ack=x+1）， 發(fā)送完畢后，服務(wù)端就進(jìn)入 SYN_RCV（同步已接收） 狀態(tài)。
• 客戶端收到服務(wù)端的確認(rèn)后，再次向服務(wù)端確認(rèn)，進(jìn)行第三次握手（確認(rèn)位 ACK=1，確認(rèn)號(hào)字段 ack=y+1），發(fā)送完畢后，客戶端就進(jìn)入 ESTABLISHED（連接已建立） 狀態(tài)，當(dāng)服務(wù)端接收到這個(gè)包時(shí)，也進(jìn)入 ESTABLISHED（連接已建立） 狀態(tài)。

19.TCP 握手為什么是三次，為什么不能是兩次？不能是四次？

為什么不能是兩次？

防止已失效的連接請(qǐng)求報(bào)文段突然又傳到服務(wù)端，因而產(chǎn)生錯(cuò)誤

• 客戶端發(fā)送出去的第一個(gè)連接請(qǐng)求報(bào)文段并沒(méi)有丟失，而是因?yàn)槟承┪粗蛟谀硞€(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上發(fā)生滯留，導(dǎo)致延遲到連接釋放以后的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)才到達(dá)服務(wù)端。
• 本來(lái)這是一個(gè)早已失效的報(bào)文段，但是服務(wù)端收到此失效的報(bào)文段后，會(huì)誤認(rèn)為這是客戶端再次發(fā)起的一個(gè)新的連接請(qǐng)求，于是服務(wù)端向客戶端又發(fā)出確認(rèn)報(bào)文，表示同意建立連接。
• 如果不采用 “三次握手”，那么只要服務(wù)端發(fā)出確認(rèn)報(bào)文后就會(huì)認(rèn)為新的連接已經(jīng)建立了，但是客戶端并沒(méi)有發(fā)出建立連接的請(qǐng)求，因此不會(huì)向服務(wù)端發(fā)送數(shù)據(jù)，服務(wù)端沒(méi)有收到數(shù)據(jù)就會(huì)一直等待，這樣服務(wù)端就會(huì)白白浪費(fèi)掉很多資源。

所以我們需要 “第三次握手” 來(lái)確認(rèn)這個(gè)過(guò)程：

• 通過(guò)第三次握手的數(shù)據(jù)來(lái)告訴服務(wù)端，客戶端有沒(méi)有收到服務(wù)端 “第二次握手” 時(shí)傳過(guò)去的數(shù)據(jù)，以及這個(gè)連接的序號(hào)是不是有效的。
• 若發(fā)送的這個(gè)數(shù)據(jù)是 “收到且沒(méi)有問(wèn)題” 的信息，服務(wù)端接收后就可以正常建立 TCP 連接，否則建立 TCP 連接失敗，服務(wù)器關(guān)閉連接端口。由此減少服務(wù)器開銷和接收到失效請(qǐng)求時(shí)發(fā)生的錯(cuò)誤。

為什么不是四次？

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是三次握手已經(jīng)足夠創(chuàng)建可靠的連接，沒(méi)有必要再多一次握手導(dǎo)致花費(fèi)更多的時(shí)間在建立連接上。

20.三次握手中每一次沒(méi)收到報(bào)文會(huì)發(fā)生什么情況？

第一次握手服務(wù)端未收到 SYN 報(bào)文

服務(wù)端不會(huì)進(jìn)行任何的動(dòng)作，而客戶端由于一段時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到服務(wù)端發(fā)來(lái)的確認(rèn)報(bào)文，等待一段時(shí)間后會(huì)重新發(fā)送 SYN 報(bào)文，

如果仍然沒(méi)有回應(yīng)，會(huì)重復(fù)這個(gè)過(guò)程，直到發(fā)送次數(shù)超過(guò)最大重傳次數(shù)，就會(huì)返回連接建立失敗。

第二次握手客戶端未收到服務(wù)端響應(yīng)的 ACK 報(bào)文

因?yàn)榈诙挝帐质前瑢?duì)客戶端第一次握手的 ACK 確認(rèn)報(bào)文，所以如果客戶端遲遲沒(méi)有收到第二次握手，那么客戶端就會(huì)覺得可能是自己的 SYN 報(bào)文（第一次握手）丟失了，于是客戶端就會(huì)觸發(fā)超時(shí)重傳機(jī)制，重傳 SYN 報(bào)文。

然后，因?yàn)榈诙挝帐质前?wù)端的 SYN 報(bào)文，所以當(dāng)客戶端收到后，需要給服務(wù)端發(fā)送 ACK 確認(rèn)報(bào)文（第三次握手），服務(wù)端才會(huì)認(rèn)為該 SYN 報(bào)文被客戶端收到了。

那么，如果第二次握手丟失了，服務(wù)端就收不到第三次握手，于是服務(wù)端這邊會(huì)觸發(fā)超時(shí)重傳機(jī)制，重傳 SYN-ACK 報(bào)文。

第三次握手服務(wù)端未收到客戶端發(fā)送過(guò)來(lái)的 ACK 報(bào)文

客戶端收到服務(wù)端的 SYN-ACK 報(bào)文后，就會(huì)給服務(wù)端發(fā)送一個(gè) ACK 報(bào)文，也就是第三次握手，此時(shí)客戶端進(jìn)入到 ESTABLISH（連接已建立） 狀態(tài)。

因?yàn)檫@個(gè)第三次握手的 ACK 是對(duì)第二次握手的 SYN 的確認(rèn)報(bào)文，所以當(dāng)?shù)谌挝帐謥G失了，如果服務(wù)端那一方遲遲收不到這個(gè)確認(rèn)報(bào)文，就會(huì)觸發(fā)超時(shí)重傳機(jī)制，重傳 SYN-ACK 報(bào)文，直到收到第三次握手，或者達(dá)到最大重傳次數(shù)。

21.第二次握手傳回了 ACK，為什么還要傳回 SYN？

ACK 是為了告訴客戶端傳來(lái)的數(shù)據(jù)已經(jīng)接收無(wú)誤。

而傳回 SYN 是為了告訴客戶端，服務(wù)端響應(yīng)的確實(shí)是客戶端發(fā)送的報(bào)文。

22.第三次握手可以攜帶數(shù)據(jù)嗎？

第三次握手是可以攜帶數(shù)據(jù)的。

此時(shí)客戶端已經(jīng)處于連接已建立狀態(tài)。對(duì)于客戶端來(lái)說(shuō)，它已經(jīng)建立連接成功了，并且確認(rèn)服務(wù)端的接收和發(fā)送能力是正常的。

第一次握手不能攜帶數(shù)據(jù)是出于安全的考慮，因?yàn)槿绻试S攜帶數(shù)據(jù)，攻擊者每次在 SYN 報(bào)文中攜帶大量數(shù)據(jù)，就會(huì)導(dǎo)致服務(wù)端消耗更多的時(shí)間和空間去處理這些報(bào)文，會(huì)造成CPU和內(nèi)存的消耗。

23.說(shuō)說(shuō) TCP 四次揮手的過(guò)程？

• 數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，通信雙方都可以主動(dòng)發(fā)起斷開連接請(qǐng)求，這里假定客戶端發(fā)起。
• 客戶端發(fā)送釋放連接報(bào)文，進(jìn)行第一次揮手（FIN=1，ACK=1，seq=u，ack=v），發(fā)送完畢后，客戶端進(jìn)入 FIN_WAIT_1（終止等待1） 狀態(tài)。
• 服務(wù)端發(fā)送確認(rèn)報(bào)文，進(jìn)行第二次揮手（ACK=1，seq =v，ack=u+1），發(fā)送完畢后，服務(wù)端進(jìn)入 CLOSE_WAIT（關(guān)閉等待） 狀態(tài)，客戶端收到這個(gè)確認(rèn)包后，進(jìn)入 FIN_WAIT_2（終止等待2） 狀態(tài)。
• 服務(wù)端發(fā)送釋放連接報(bào)文，進(jìn)行第三次揮手（FIN=1，ACK1，seq=w，ack=u+1），發(fā)送完畢后，服務(wù)端進(jìn)入LAST_ACK（最后確認(rèn)） 狀態(tài)，等待來(lái)自客戶端的最后一個(gè) ACK 報(bào)文。
• 客戶端發(fā)送確認(rèn)報(bào)文，進(jìn)行第四次揮手（ACK=1，seq=u+1，ack=w+1），客戶端收到來(lái)自服務(wù)端的關(guān)閉請(qǐng)求，發(fā)送一個(gè)確認(rèn)包，并進(jìn)入 TIME_WAIT（時(shí)間等待） 狀態(tài)，服務(wù)端接收到這個(gè)確認(rèn)包后，關(guān)閉連接，進(jìn)入 CLOSED（關(guān)閉） 狀態(tài)。
• 客戶端再經(jīng)過(guò) 2MSL 后，也進(jìn)入 CLOSED（關(guān)閉） 狀態(tài)。

客戶端在發(fā)送完最后一個(gè)確認(rèn)報(bào)文后，為什么不直接進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài) ? 而是要進(jìn)入時(shí)間等待狀態(tài)，2MSL 后才進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)，這是否有必要呢 ?

服務(wù)端發(fā)送TCP連接釋放報(bào)文段后進(jìn)入最后確認(rèn)狀態(tài)。

客戶端收到該報(bào)文段后，發(fā)送普通的TCP確認(rèn)報(bào)文段，并進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)而不是時(shí)間等待狀態(tài)。然而，該TCP確認(rèn)報(bào)文段丟失了。

這必然會(huì)造成服務(wù)端對(duì)之前所發(fā)送的TCP連接釋放報(bào)文段的超時(shí)重傳，并仍處于最后確認(rèn)狀態(tài)。重傳的TCP連接釋放報(bào)文段到達(dá)客戶端，由于客戶端處于關(guān)閉狀態(tài)，因此不理睬該報(bào)文段，這必然會(huì)造成服務(wù)端反復(fù)重傳TCP連接釋放報(bào)文段，并一直處于最后確認(rèn)狀態(tài)而無(wú)法進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)。

因此時(shí)間等待狀態(tài)以及處于該狀態(tài)2MSL時(shí)長(zhǎng)，可以確保服務(wù)端可以收到最后一個(gè)TCP確認(rèn)報(bào)文段而進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)。

另外，客戶端在發(fā)送完最后一個(gè)TCP確認(rèn)報(bào)文段后，再經(jīng)過(guò)2MSL時(shí)長(zhǎng)，就可以使本次連接持續(xù)時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的所有報(bào)文段都從網(wǎng)絡(luò)中消失，這樣就可以使下一個(gè)新的TCP連接中，不會(huì)出現(xiàn)舊連接中的報(bào)文段。

為什么等待時(shí)間是2MSL？

MSL 是報(bào)?最??存時(shí)間，它是任何報(bào)?在?絡(luò)上存在的最?時(shí)間，超過(guò)這個(gè)時(shí)間報(bào)?將被丟棄。

TIME_WAIT 等待 2 倍的 MSL，是因?yàn)?絡(luò)中可能存在來(lái)?發(fā)送?的數(shù)據(jù)包，當(dāng)這些發(fā)送?的數(shù)據(jù)包被接收?處理后?會(huì)向?qū)?發(fā)送響應(yīng)，所以?來(lái)?回需要等待 2 倍的時(shí)間。

?如服務(wù)端如果沒(méi)有收到客戶端發(fā)送的TCP確認(rèn)報(bào)文段，就會(huì)觸發(fā)超時(shí)重傳，重新發(fā)送TCP連接釋放報(bào)文段，客戶端收到后，會(huì)重發(fā)TCP確認(rèn)報(bào)文段給服務(wù)端， ?來(lái)?去正好 2 個(gè) MSL。

24.TCP 揮手為什么需要四次呢？

再來(lái)回顧下四次揮手雙方發(fā) FIN 包的過(guò)程，就能理解為什么需要四次了。

關(guān)閉連接時(shí)，客戶端向服務(wù)端發(fā)送 FIN 報(bào)文，僅僅表示客戶端不再發(fā)送數(shù)據(jù)了但是還能接收數(shù)據(jù)。

服務(wù)端收到客戶端的 FIN 報(bào)文后，先返回一個(gè) ACK 確認(rèn)報(bào)文；而服務(wù)端可能還有數(shù)據(jù)需要處理和發(fā)送，等服務(wù)端不再發(fā)送數(shù)據(jù)了，再發(fā)送 FIN 報(bào)文給客戶端來(lái)表示同意現(xiàn)在關(guān)閉連接。

從上面的過(guò)程可知，服務(wù)端通常需要等待完成數(shù)據(jù)的發(fā)送和處理，所以服務(wù)端的 ACK 和 FIN 一般都會(huì)分開發(fā)送，從而導(dǎo)致比三次握手多了一次。

25.TCP ?；钣?jì)時(shí)器有什么用？

除了時(shí)間等待計(jì)時(shí)器外，TCP 還有一個(gè)?；钣?jì)時(shí)器（keepalive timer）。

設(shè)想這樣的場(chǎng)景：

TCP 雙方已經(jīng)建立了連接，后來(lái)，客戶端的主機(jī)突然出現(xiàn)了故障。顯然，服務(wù)端以后就不能再收到客戶端發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)。因此，應(yīng)當(dāng)有措施使服務(wù)端不要再白白等待下去。這就需要使用?；钣?jì)時(shí)器了。

服務(wù)端每收到一次客戶端的數(shù)據(jù)，就重新設(shè)置并啟動(dòng)?；钣?jì)時(shí)器（2小時(shí)定時(shí)）。若定時(shí)周期內(nèi)都沒(méi)有收到客戶端發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，服務(wù)端就發(fā)送一個(gè)探測(cè)報(bào)文段，以后每隔 75 秒鐘發(fā)送一次。若連續(xù)發(fā)送 10 個(gè)探測(cè)報(bào)文段后仍然無(wú)客戶端的響應(yīng)，服務(wù)端就認(rèn)為客戶端出了故障，接著就關(guān)閉這個(gè)連接。

26.CLOSE-WAIT 的狀態(tài)和意義？

服務(wù)端收到客戶端關(guān)閉連接的請(qǐng)求并確認(rèn)之后，就會(huì)進(jìn)入 CLOSE-WAIT 狀態(tài)。

此時(shí)服務(wù)端可能還有一些數(shù)據(jù)沒(méi)有傳輸完成，因此不能立即關(guān)閉連接，而 CLOSE-WAIT 狀態(tài)就是為了保證服務(wù)端在關(guān)閉連接之前將待發(fā)送的數(shù)據(jù)處理完。

27.說(shuō)說(shuō) TCP 報(bào)文首部有哪些字段？

• 16位端口號(hào)：源端口號(hào)，標(biāo)識(shí)發(fā)送該 TCP 報(bào)文段的應(yīng)用進(jìn)程；目的端口號(hào)，標(biāo)識(shí)接收該 TCP 報(bào)文段的應(yīng)用進(jìn)程。
• 32位序號(hào)：指出本 TCP 報(bào)文段數(shù)據(jù)載荷的第一個(gè)字節(jié)的序號(hào)。
• 32位確認(rèn)號(hào)：指出期望收到對(duì)方下一個(gè) TCP 報(bào)文段的數(shù)據(jù)載荷的第一個(gè)字節(jié)的序號(hào)，同時(shí)也是對(duì)之前收到的所有數(shù)據(jù)的確認(rèn)。若確認(rèn)號(hào) = n，則表明到序號(hào) n-1 為止的所有數(shù)據(jù)都已正確接收，期望收到序號(hào)為 n 的數(shù)據(jù)。
• 4位頭部長(zhǎng)度：指出 TCP 報(bào)文段的首部長(zhǎng)度。
• 6位標(biāo)志位：
• 確認(rèn)標(biāo)志位ACK：取值為1時(shí)確認(rèn)號(hào)字段才有效，取值為0時(shí)確認(rèn)號(hào)字段無(wú)效。TCP 規(guī)定，在連接建立后所有傳送的 TCP 報(bào)文段都必須把 ACK 置為1。
• 同步標(biāo)志位SYN：在 TCP 連接建立時(shí)用來(lái)同步序號(hào)。
• 終止標(biāo)志位FIN：用來(lái)釋放 TCP 連接。
• 16位窗口大小：
• 指出發(fā)送本報(bào)文段的一方的接收窗口。
• 窗口值作為接收方讓發(fā)送方設(shè)置其發(fā)送窗口的依據(jù)。
• 這是以接收方的接收能力來(lái)控制發(fā)送方的發(fā)送能力，稱為流量控制。
• 發(fā)送窗口的大小還取決于擁塞窗口的大小，也就是應(yīng)該從接收窗口和擁塞窗口中取小者。
• 16位校驗(yàn)和：用來(lái)檢查整個(gè) TCP 報(bào)文段在傳輸過(guò)程中是否出現(xiàn)了誤碼。
• 16位緊急指針：當(dāng)發(fā)送方有緊急數(shù)據(jù)時(shí)，可將緊急數(shù)據(jù)插隊(duì)到發(fā)送緩存的最前面，并立刻封裝到一個(gè) TCP 報(bào)文段中進(jìn)行發(fā)送。緊急指針會(huì)指出本報(bào)文段的數(shù)據(jù)載荷部分包含了多長(zhǎng)的緊急數(shù)據(jù)，緊急數(shù)據(jù)之后是普通數(shù)據(jù)。

28.TCP 是如何保證可靠性的？

TCP主要提供了 連接管理、校驗(yàn)和、序列號(hào)/確認(rèn)應(yīng)答、流量控制、最大消息長(zhǎng)度、超時(shí)重傳、擁塞控制等方式實(shí)現(xiàn)了可靠傳輸。

1. 連接管理：TCP 使用三次握手和四次揮手來(lái)保證可靠地建立連接和釋放連接。
2. 校驗(yàn)和：用來(lái)檢查整個(gè) TCP 報(bào)文段在傳輸過(guò)程中是否出現(xiàn)了誤碼。
3. 序列號(hào)/確認(rèn)應(yīng)答：TCP 會(huì)給發(fā)送的每一個(gè)包進(jìn)行編號(hào)，接收方會(huì)對(duì)收到的包進(jìn)行應(yīng)答，發(fā)送方就會(huì)知道接收方是否收到對(duì)應(yīng)的包，如果發(fā)現(xiàn)沒(méi)有收到，就會(huì)重發(fā)，這樣就能保證數(shù)據(jù)的完整性了。
4. 流量控制：TCP 連接的每一方都有固定大小的緩沖空間，TCP 的接收端只允許發(fā)送端發(fā)送接收端緩沖區(qū)能接納的數(shù)據(jù)大小。當(dāng)接收方來(lái)不及處理發(fā)送方的數(shù)據(jù)時(shí)，能提示發(fā)送方降低發(fā)送的速率，防止包丟失。TCP 使用的流量控制協(xié)議是可變大小的滑動(dòng)窗口協(xié)議。（TCP 利用滑動(dòng)窗口實(shí)現(xiàn)流量控制）
5. 最大消息長(zhǎng)度：在建立 TCP 連接的時(shí)候，雙方約定一個(gè)最大的長(zhǎng)度（MSS）作為發(fā)送的單位，重傳的時(shí)候也是以這個(gè)單位來(lái)進(jìn)行重傳的。理想情況下是該長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)剛好不被網(wǎng)絡(luò)層分塊。
6. 超時(shí)重傳：超時(shí)重傳是指發(fā)送出去的數(shù)據(jù)包到接收到確認(rèn)包之間的時(shí)間，如果超過(guò)了這個(gè)時(shí)間，就會(huì)被認(rèn)為是丟包了，需要重傳。
7. 擁塞控制：如果網(wǎng)絡(luò)非常擁堵，此時(shí)再發(fā)送數(shù)據(jù)就會(huì)加重網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)，那么發(fā)送的數(shù)據(jù)段很可能超過(guò)了最大生存時(shí)間也沒(méi)有到達(dá)接收方，就會(huì)產(chǎn)生丟包問(wèn)題。為此 TCP 引入了慢啟動(dòng)機(jī)制，先發(fā)出少量數(shù)據(jù)，就像探路一樣，先摸清當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)擁堵狀態(tài)后，再?zèng)Q定按照多大的速度傳送數(shù)據(jù)。

29.說(shuō)說(shuō) TCP 的流量控制？

TCP 提供了一種機(jī)制，可以讓發(fā)送方根據(jù)接收方的實(shí)際接收能力控制發(fā)送的數(shù)據(jù)量，這就是流量控制。

TCP 通過(guò)「滑動(dòng)窗口」來(lái)實(shí)現(xiàn)流量控制

1. 首先 TCP 雙方進(jìn)行三次握手，初始化各自的窗口大小，均為 400 字節(jié)。

2. 假如當(dāng)前發(fā)送方給接收方發(fā)送了 200 字節(jié)，那么，發(fā)送方的SND.NXT會(huì)右移 200 字節(jié)，也就是說(shuō)當(dāng)前的可用窗口減少了 200 字節(jié)。
3. 接收方收到后，放到緩沖隊(duì)列里面，REV.WND = 400-200=200 字節(jié)，所以 win=200 字節(jié)返回給發(fā)送方。接收方會(huì)在 ACK 的報(bào)文首部帶上縮小后的滑動(dòng)窗口 200 字節(jié)
4. 發(fā)送方又發(fā)送 200 字節(jié)過(guò)來(lái)，200 字節(jié)到達(dá)，繼續(xù)放到緩沖隊(duì)列里面。不過(guò)這時(shí)候，由于大量負(fù)載的原因，接收方處理不了這么多字節(jié)，只能處理 100 字節(jié)，剩余的 100 字節(jié)繼續(xù)放到緩沖隊(duì)列里面。這時(shí)候，REV.WND = 400-200-100=100 字節(jié)，即 win=100 字節(jié)返回給發(fā)送方。
5. 發(fā)送方繼續(xù)發(fā)送 100 字節(jié)過(guò)來(lái)，這時(shí)候，接收窗口 win 變?yōu)?0。
6. 發(fā)送方停止發(fā)送，開啟一個(gè)定時(shí)任務(wù)，每隔一段時(shí)間，就去詢問(wèn)接收方，直到 win 大于 0，才開始繼續(xù)發(fā)送。

30.詳細(xì)說(shuō)說(shuō) TCP 的滑動(dòng)窗口？

TCP 發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)，如果需要收到確認(rèn)應(yīng)答才會(huì)發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)。這樣的話就會(huì)有個(gè)缺點(diǎn)：效率會(huì)比較低。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，TCP 引入了滑動(dòng)窗口，它是操作系統(tǒng)開辟的一個(gè)緩存空間。窗口大小表示無(wú)需等待確認(rèn)應(yīng)答而可以繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)的最大值。

TCP 頭部有個(gè) 16 位的窗口大小，它告訴對(duì)方本端的 TCP 接收緩沖區(qū)還能容納多少字節(jié)的數(shù)據(jù)，這樣對(duì)方就可以控制發(fā)送數(shù)據(jù)的速度，從而達(dá)到流量控制的目的。

通俗點(diǎn)講，就是接收方每次收到數(shù)據(jù)包，在發(fā)送確認(rèn)報(bào)文的時(shí)候，同時(shí)告訴發(fā)送方，自己的接收緩沖區(qū)還有多少空閑空間，緩沖區(qū)的空閑空間，我們就稱之為接收窗口大小。

TCP 滑動(dòng)窗口分為兩種: 發(fā)送窗口和接收窗口。

發(fā)送方的滑動(dòng)窗口包含四個(gè)部分：

1. 已發(fā)送且已收到 ACK 確認(rèn)
2. 已發(fā)送但未收到 ACK 確認(rèn)
3. 未發(fā)送但可以發(fā)送
4. 未發(fā)送且不可發(fā)送

• 虛線矩形框，就是發(fā)送窗口。
• SND.WND：表示發(fā)送窗口的大小，上圖虛線框的格子數(shù)是 14 個(gè)，即發(fā)送窗口大小是 14。
• SND.NXT：下一個(gè)發(fā)送的位置，它指向未發(fā)送但可以發(fā)送的第一個(gè)字節(jié)的序列號(hào)。
• SND.UNA：一個(gè)絕對(duì)指針，它指向的是已發(fā)送但未收到確認(rèn)的第一個(gè)字節(jié)的序列號(hào)。

接收方的滑動(dòng)窗口包含三個(gè)部分：

1. 已成功接收并確認(rèn)
2. 未收到數(shù)據(jù)但可以接收
3. 未收到數(shù)據(jù)且不可以接收的數(shù)據(jù)

• 虛線矩形框，就是接收窗口。
• REV.WND：表示接收窗口的大小，上圖虛線框的格子數(shù)就是 9 個(gè)，即接收窗口的大小是 9。
• REV.NXT：下一個(gè)接收的位置，它指向未收到但可以接收的第一個(gè)字節(jié)的序列號(hào)。

31.說(shuō)說(shuō) TCP 的擁塞控制？

什么是擁塞控制？不是有了流量控制嗎？

前?的流量控制是避免發(fā)送?的數(shù)據(jù)填滿接收?的緩存，但是并不知道整個(gè)?絡(luò)中發(fā)?了什么。

?般來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)?絡(luò)都處在?個(gè)共享的環(huán)境。因此也有可能會(huì)因?yàn)槠渌鳈C(jī)之間的通信使得?絡(luò)出現(xiàn)擁堵。

在?絡(luò)出現(xiàn)擁堵時(shí)，如果繼續(xù)發(fā)送?量數(shù)據(jù)包，可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)包延遲、丟失等，這時(shí) TCP 就會(huì)重傳數(shù)據(jù)，但是?重傳就會(huì)導(dǎo)致?絡(luò)的負(fù)擔(dān)更重，于是會(huì)導(dǎo)致更?的延遲以及更多的丟包，這個(gè)情況就會(huì)進(jìn)?惡性循環(huán)并且被不斷地放?…

所以，TCP 不能忽略整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)?的事，它被設(shè)計(jì)成?個(gè)?私的協(xié)議，當(dāng)?絡(luò)發(fā)送擁塞時(shí)，TCP 會(huì)?我犧牲，降低發(fā)送的數(shù)據(jù)流。

于是，就有了擁塞控制，擁塞控制的?的就是為了避免發(fā)送?的數(shù)據(jù)填滿整個(gè)?絡(luò)。

就像是一個(gè)水管，不能讓太多的水（數(shù)據(jù)流）流入水管，如果超過(guò)水管的承受能力，水管就會(huì)被撐爆（丟包）。

發(fā)送方維護(hù)一個(gè)擁塞窗口 cwnd（congestion window） 的變量，調(diào)節(jié)所要發(fā)送數(shù)據(jù)的量。

什么是擁塞窗?？和發(fā)送窗?有什么關(guān)系呢？

擁塞窗? **cwnd **是發(fā)送?維護(hù)的?個(gè)狀態(tài)變量，它會(huì)根據(jù)?絡(luò)的擁塞程度動(dòng)態(tài)變化。

發(fā)送窗? swnd 和接收窗? rwnd 是約等于的關(guān)系，那么由于加?了擁塞窗?的概念后，此時(shí)發(fā)送窗?的值 swnd = min(cwnd, rwnd)，也就是取擁塞窗?和接收窗?中的最?值。

擁塞窗? cwnd 變化的規(guī)則：

• 只要?絡(luò)中沒(méi)有出現(xiàn)擁塞， cwnd 就會(huì)增?
• 但如果?絡(luò)中出現(xiàn)了擁塞， cwnd 就會(huì)減小

擁塞控制有哪些常用算法？

1. 慢啟動(dòng)

慢啟動(dòng)算法，慢慢啟動(dòng)。

它表示 TCP 建立連接完成后，一開始不要發(fā)送大量的數(shù)據(jù)，而是先探測(cè)一下網(wǎng)絡(luò)的擁塞程度。由小到大逐漸增加擁塞窗口的大小，如果沒(méi)有出現(xiàn)丟包，每收到一個(gè) ACK，就將擁塞窗口 cwnd 的大小加 1（單位是 MSS）。每輪次發(fā)送窗口增加一倍，呈指數(shù)增長(zhǎng)，如果出現(xiàn)丟包，擁塞窗口就減半，進(jìn)入擁塞避免階段。

舉個(gè)例子：

• 連接建?完成后，?開始初始化 cwnd = 1 ，表示可以傳?個(gè) MSS ??的數(shù)據(jù)。
• 當(dāng)收到?個(gè) ACK 確認(rèn)應(yīng)答后，cwnd 增加 1，于是?次性能夠發(fā)送 2 個(gè)。
• 當(dāng)收到 2 個(gè) ACK 確認(rèn)應(yīng)答后， cwnd 增加 2，于是就能?之前多發(fā)送 2 個(gè)，所以這?次能夠發(fā)送 4 個(gè)。
• 當(dāng)這 4 個(gè) ACK 確認(rèn)到來(lái)的時(shí)候，每個(gè)確認(rèn) cwnd 增加 1， 4 個(gè)確認(rèn) cwnd 增加 4，于是就能?之前多發(fā)送 4 個(gè)，所以這?次能夠發(fā)送 8 個(gè)。

發(fā)送包的個(gè)數(shù)是呈指數(shù)性增?的。

為了防止 cwnd 增長(zhǎng)過(guò)大而引起網(wǎng)絡(luò)擁塞，還需設(shè)置一個(gè)慢啟動(dòng)閥值 ssthresh（slow start threshold）的狀態(tài)變量。當(dāng) cwnd 到達(dá)該閥值后，就好像水管被關(guān)小了水龍頭一樣，減少了擁塞狀態(tài)。即當(dāng) cwnd > ssthresh 時(shí)，進(jìn)入擁塞避免算法。

2. 擁塞避免

一般來(lái)說(shuō)，慢啟動(dòng)閥值 ssthresh 的大小是 65535 字節(jié)，cwnd 到達(dá)慢啟動(dòng)閥值后

• 每收到一個(gè) ACK 時(shí)，cwnd = cwnd + 1/cwnd
• 當(dāng)每過(guò)一個(gè) RTT 時(shí)，cwnd = cwnd + 1

顯然這是一個(gè)線性上升的算法，可以避免發(fā)送過(guò)快導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞問(wèn)題。

接著上面慢啟動(dòng)的例子，假定 ssthresh 為 8：

• 當(dāng) 8 個(gè) ACK 確認(rèn)應(yīng)答到來(lái)時(shí)，每個(gè)確認(rèn)增加 1/8，8 個(gè) ACK 確認(rèn)后 cwnd ?共增加 1，于是這?次能夠發(fā)送 9 個(gè) MSS ??的數(shù)據(jù)，變成了線性增?。

3. 擁塞發(fā)生

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)擁塞發(fā)生丟包時(shí)，會(huì)有兩種情況：

• RTO 超時(shí)重傳
• 快速重傳

如果是發(fā)生了RTO 超時(shí)重傳，就會(huì)使用「擁塞發(fā)生」算法

• 慢啟動(dòng)閥值 sshthresh = cwnd/2
• cwnd 重置為 1
• 進(jìn)入新的慢啟動(dòng)過(guò)程

這真的是辛辛苦苦幾十年，一朝回到解放前。其實(shí)還有更好的處理方式，就是「快速重傳」。當(dāng)發(fā)送方收到 3 個(gè)連續(xù)的重復(fù) ACK 時(shí)，就會(huì)快速地重傳，不必等待 RTO超時(shí) 再重傳。

發(fā)?「快速重傳」的擁塞發(fā)?算法：

• 擁塞窗口大小 cwnd = cwnd/2
• 慢啟動(dòng)閥值 ssthresh = cwnd
• 進(jìn)入快速恢復(fù)算法

4. 快速恢復(fù)

快速重傳和快速恢復(fù)算法一般是同時(shí)使用的。快速恢復(fù)算法認(rèn)為，還能收到 3 個(gè)重復(fù)的 ACK，說(shuō)明網(wǎng)絡(luò)也沒(méi)有那么糟糕，所以沒(méi)必要像 RTO超時(shí)重傳 那樣強(qiáng)烈。

正如前面所說(shuō)的，進(jìn)入快速恢復(fù)之前，cwnd 和 sshthresh 已被更新：

• cwnd = cwnd/2
• sshthresh = cwnd

然后，真正進(jìn)入「快速恢復(fù)」算法：

• cwnd = sshthresh + 3
• 重傳重復(fù)的那幾個(gè) ACK（即丟失的那幾個(gè)數(shù)據(jù)包）
• 如果再收到重復(fù)的 ACK，那么 cwnd = cwnd +1
• 如果收到新數(shù)據(jù)的 ACK 后，cwnd = sshthresh。因?yàn)槭盏叫聰?shù)據(jù)的 ACK，表明恢復(fù)過(guò)程已經(jīng)結(jié)束，可以再次進(jìn)入「擁塞避免」算法了。

32.說(shuō)說(shuō) TCP 的重傳機(jī)制？

重傳包括：超時(shí)重傳、快速重傳、帶選擇確認(rèn)的重傳（SACK）、重復(fù) SACK 四種。

1. 超時(shí)重傳

超時(shí)重傳，是 TCP 協(xié)議保證數(shù)據(jù)可靠性的另一個(gè)重要機(jī)制，其原理是在發(fā)送某一個(gè)數(shù)據(jù)以后就開啟一個(gè)重傳計(jì)時(shí)器，在一定時(shí)間內(nèi)如果沒(méi)有收到發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)的 ACK 報(bào)文，那么就重新發(fā)送數(shù)據(jù)，直到收到 ACK 報(bào)文為止。

超時(shí)時(shí)間應(yīng)該設(shè)置為多少合適呢？

RTT 就是數(shù)據(jù)完全發(fā)送完，到收到確認(rèn)信號(hào)的時(shí)間，即數(shù)據(jù)包的一次往返時(shí)間。

超時(shí)重傳時(shí)間，就是 RTO（Retransmission Timeout)。那么，RTO 應(yīng)該設(shè)置多大呢？

• 如果 RTO 設(shè)置很大，等了很久都沒(méi)重發(fā)，這樣肯定不行。
• 如果 RTO 設(shè)置很小，那很可能數(shù)據(jù)都沒(méi)有丟失，就開始重發(fā)了，這將會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)阻塞，從而發(fā)生惡性循環(huán)，導(dǎo)致更多的超時(shí)出現(xiàn)。

一般來(lái)說(shuō)，RTO 略微大于 RTT，效果是最佳的。

超時(shí)重傳并不是十分完美的重傳方案，它有這些缺點(diǎn)：

• 當(dāng)一個(gè)報(bào)文丟失時(shí)，會(huì)等待一定的超時(shí)周期，才重傳分組，增加了端到端的時(shí)延。
• 當(dāng)一個(gè)報(bào)文丟失時(shí)，在其等待超時(shí)的過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)這種情況：其后面的報(bào)文段已經(jīng)被接收方接收了但卻遲遲得不到確認(rèn)，發(fā)送方會(huì)認(rèn)為其后面的報(bào)文段也丟失了，從而引起不必要的重傳，既浪費(fèi)資源也浪費(fèi)時(shí)間。

2. 快速重傳

快速重傳可以用來(lái)解決超時(shí)重發(fā)的時(shí)間等待問(wèn)題。

它不以時(shí)間驅(qū)動(dòng)，而是以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。它是基于接收方的反饋信息來(lái)引發(fā)重傳的。

快速重傳的流程如下：

發(fā)送方發(fā)送了 1，2，3，4，5，6 份數(shù)據(jù):

• 第一份 Seq=1 先送到了，于是 ACK 回2；
• 第二份 Seq=2 也送到了，于是 ACK 回3；
• 第三份 Seq=3 由于網(wǎng)絡(luò)等某些原因，沒(méi)送到；
• 第四份 Seq=4 送到了，但是由于 Seq=3 沒(méi)收到。因此 ACK 還是回3；
• 后面的 Seq=5，6 也送到了，ACK 還是回復(fù)3，因?yàn)?Seq=3 沒(méi)有收到。
• 發(fā)送方連續(xù)收到三個(gè)重復(fù)冗余的 ACK=3 的確認(rèn)（其實(shí)是4個(gè)哈，但是因?yàn)榍懊娴囊粋€(gè)是正常的ACK，后面三個(gè)才是重復(fù)冗余的），于是知道哪個(gè)報(bào)文段在傳輸過(guò)程中丟失了；發(fā)送方就在重傳定時(shí)器過(guò)期之前，重傳該報(bào)文段。
• 最后，接收方收到了 Seq=3，此時(shí)因?yàn)?Seq=4，5，6 都收到了，于是它回 ACK=7。

快速重傳機(jī)制也有缺點(diǎn)：發(fā)送方并不知道到底是哪個(gè)報(bào)文丟失了，到底該重傳多少個(gè)數(shù)據(jù)包？

是只重傳 Seq=3 ？還是重傳 Seq=3、Seq=4、Seq=5、Seq=6 呢？因?yàn)榘l(fā)送方并不清楚這三個(gè)連續(xù)的 ACK=3 是誰(shuí)傳回來(lái)的。

3. 帶選擇確認(rèn)的重傳（SACK）

為了解決應(yīng)該重傳多少個(gè)包的問(wèn)題? TCP 提供了帶選擇確認(rèn)的重傳（即 SACK，Selective Acknowledgment）。

SACK 機(jī)制就是，在快速重傳的基礎(chǔ)上，接收方返回最近收到報(bào)文段的序列號(hào)范圍，這樣發(fā)送方就知道接收方哪些數(shù)據(jù)包是沒(méi)收到的。這樣就很清楚應(yīng)該重傳哪些數(shù)據(jù)包。

如上圖中，發(fā)送?收到了三次同樣的 ACK 確認(rèn)報(bào)?，于是就會(huì)觸發(fā)「快速重傳」機(jī)制，通過(guò) SACK 信息發(fā)現(xiàn)只有 200~299 這段數(shù)據(jù)丟失，則重發(fā)時(shí)，就只選擇了這個(gè) TCP 段進(jìn)?重發(fā)。

4. 重復(fù) SACK（D-SACK）

D-SACK，英文是 Duplicate SACK，是在 SACK 的基礎(chǔ)上做了一些擴(kuò)展，主要用來(lái)告訴發(fā)送方，有哪些數(shù)據(jù)包，自己重復(fù)接受了。

D-SACK 的目的是幫助發(fā)送方判斷，是否發(fā)生了包失序、ACK 丟失、包重復(fù)或偽重傳。讓 TCP 可以更好的做網(wǎng)絡(luò)流控。

例如 ACK 丟包導(dǎo)致的數(shù)據(jù)包重復(fù)：

• 接收?發(fā)給發(fā)送?的兩個(gè) ACK 確認(rèn)應(yīng)答都丟失了，所以發(fā)送?超時(shí)后，重傳第?個(gè)數(shù)據(jù)包（3000 ~ 3499）
• 接收?發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)是重復(fù)收到的，于是回了?個(gè) SACK = 3000~3500，告訴「發(fā)送?」 3000~3500的數(shù)據(jù)早已被接收了，因?yàn)?ACK 都到 4000 了，意味著 4000 之前的所有數(shù)據(jù)都已經(jīng)收到了，所以這個(gè) SACK 就代表著 D-SACK 。這樣發(fā)送?就知道了，數(shù)據(jù)并沒(méi)有丟，而是接收?的 ACK 確認(rèn)報(bào)?丟了。

33.說(shuō)說(shuō) TCP 的粘包和拆包？

什么是 TCP 粘包和拆包？

TCP 是面向字節(jié)流，沒(méi)有界限的一串?dāng)?shù)據(jù)。TCP 底層并不了解上層業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的具體含義，它會(huì)根據(jù) TCP 緩沖區(qū)的實(shí)際情況進(jìn)行包的劃分，所以在業(yè)務(wù)上認(rèn)為，一個(gè)完整的包可能會(huì)被 TCP 拆分成多個(gè)包進(jìn)行發(fā)送，也有可能把多個(gè)小的包封裝成一個(gè)大的數(shù)據(jù)包進(jìn)行發(fā)送，這就是所謂的 TCP 粘包和拆包問(wèn)題。

為什么會(huì)產(chǎn)生粘包和拆包呢?

• 要發(fā)送的數(shù)據(jù)小于 TCP 發(fā)送緩沖區(qū)的大小，TCP 將多次寫入緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)一次性發(fā)送出去，將會(huì)發(fā)生粘包；
• 接收方的應(yīng)用層沒(méi)有及時(shí)讀取接收緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)，將會(huì)發(fā)生粘包；
• 要發(fā)送的數(shù)據(jù)大于 TCP 發(fā)送緩沖區(qū)剩余空間的大小，將會(huì)發(fā)生拆包；
• 待發(fā)送的數(shù)據(jù)大于 MSS（最大報(bào)文長(zhǎng)度），TCP 在傳輸前將會(huì)進(jìn)行拆包。即 TCP報(bào)文長(zhǎng)度 - TCP頭部長(zhǎng)度 > MSS。

解決方案：

1. 發(fā)送方給每個(gè)數(shù)據(jù)包添加包首部，首部中應(yīng)該至少包含數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度，這樣接收方在收到數(shù)據(jù)后，通過(guò)讀取包首部的長(zhǎng)度字段，便知道每一個(gè)數(shù)據(jù)包的實(shí)際長(zhǎng)度了。
2. 發(fā)送方將每個(gè)數(shù)據(jù)包封裝為固定長(zhǎng)度（不夠的可以通過(guò)補(bǔ)0填充），這樣接收方每次從接收緩沖區(qū)中讀取固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)，就自然而然的把每個(gè)數(shù)據(jù)包拆分開來(lái)。
3. 可以在數(shù)據(jù)包之間設(shè)置邊界，如添加特殊符號(hào)，這樣接收方通過(guò)這個(gè)邊界就可以將不同的數(shù)據(jù)包拆分開來(lái)。