标签：面试题 ACK 报文 UDP TCP 发送 服务端 客户端
一、TCP和UDP区别是什么
答：TCP 和 UDP协议都是运输层的
1、TCP面向连接的；UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接。
2、TCP提供可靠的服务，通过TCP连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，且按序列达到达; 而UDP尽最大努力交付，不保证可靠交付。
3、TCP面向字节流，实际上是TCP吧数据看成一连串的无结构的字节流；UDP是面向报文的；UDP没有拥塞控制，因此网络出现拥塞不会使源主机的发送速率降低。（对实时通话等）
4、每一条TCP连接只能是点到点的；UDP一对一，一堆多，多对一和多堆多的交互通信。
5、TCP首部开销20字节，UDP首部开销更小，只有8个字节。
TCP头部
TCP是如何保证可靠传输
1.应用数据被分割成TCP认为最适合的数据库
2.TCP给发送的每一个包进行编号，接受方对数据包进行排序，把有序数据传送给应用层。
3.校验和：TCP将保持它的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发送的任何变化。
如果收到端的校验有差错，TCP将丢弃这个报文段和不确认收到此报文段。
4.TCP的接受端会丢弃重复的数据
5.流量控制：TCP连接的每一方都有固定大小的缓冲空间，TCP的接收端只允许发送端 发送接收端缓冲区能接纳的数据。
当接收方来不及处理发送方的数据，能提示发送方降低速率，防止包丢失。TCP使用流量控制协议是可变大小的滑动窗口协议（TCP利用滑动窗口实现流量控制）
6.拥塞控制：当网络拥塞时，减少数据的发送
7.ARQ协议：为了实现可靠传输，它的基本原理就是每发完一个分组就停止发送，等待对方确认。在收到确认后再发下一个分组。
8.超时重传：当TCP发出一个段后，它启动一个定时器，等待目的端确认收到的这个报文段，如果不能及时收到一个确认，将重发这个报文段。
二、TCP的三次握手和四次挥手
三次握手
1、客户端、服务端首先都处于CLOSED状态。服务端打开某个服务后会主动监听某个端口，处于LISTEN状态
2、客户端 请求服务器会随机初始化序号，将此序号置于TCP首部的【序号】字段中，同时把SYN标志位置置为1
表示SYN报文。接着把一个SYN报文发送给服务端，向服务端发起连接，该报文不包含应用层数据，之后客户端处于SYN-SEND状态
3、服务端收到客户端的SYN报文后，首先服务端也随机初始化自己的序号（server_isn），将此序号填入TCP首部的【序号中】其次把TCP首部的【确认应答号】字段填入
client_isn+1，接着置SYN=1，ACK=1。最后把该报文发送给客户端，该报文也不包含应用层数据，之后服务端处于SYN-RECEIVED。
4、客户端收到服务端报文后，还要向服务端回应最后一个应答报文，首先硬蛋报文TCP首部ACK标志位1，其次确认应答号server_isn+1，最后把报文发送给服务端，这次报文可以
携带客户到服务端的数据，之后处于ESTABLISHED状态
5、服务端收到应答报文后，也进入了ESTABLISHED状态。
四次握手
1、客户端打算关闭连接，此时发送一个TCP首部FIN标志位被置为1的报文，也即FIN报文，之后客户端进FIN_WAIT_1状态
2、服务端收到该报文，就向客户端发送ACK应答报文，接着进入CLOSED_WAIT状态。
3、客户端收到服务端ACK应答报文后，之后进入FIN_WAIT_2状态
4、等待服务端处理完数据后，也向客户端发送FIN报文，之后服务端进入LAST_ACK状态。
5、客户端收到服务端的FIN报文后，回一个ACK应答报文进入TIME_WAIT状态
6、服务端收到ACK应答报文后，进入CLOSED状态，至此关闭服务端
7、客户端在经过2MSL一段时间后，自动进入CLOSED状态，至此客户端关闭连接。
追问：为什么不能是两次握手，或者四次握手的原因：
两次：无法防止历史连接的建立，会造成双方自愿的浪费，也无法可靠的同步双方序列号。
四次：三次握手理论上可以建立更少的连接，四次握手更多会增大开销，浪费计算机资源。
为什么TIME_WAIT等待的时间是2MSL？
MSL：报文最大生存时间，它是任何报文在网络上的存在的最长时间，超过这个时间报文会被丢弃。
TIME_WAIT等待2MSL 网络中可能存在来自发送方的数据包，当这些发送方的数据报备接收方处理后又会在向对方发送响应，所以一来一回是2MSL。 2倍的MSL时间
2MSL的时间客户端接受到FIN后发送ACK开始计时，如果TIME-WAIT时间内，因为客户端ACK没有传输到服务端，服务端会又发送FIN报文，客户端接受到了重发的FIN报文，那么2MSL时间重新计时。
LINUX中一般2MSL为60秒，一个MSL未30秒。
追问：为什么需要TIME_WAIT
防止相同的【四元组】的【旧】数据被收到；
保证【被动关闭连接】的一方能被正确的关闭，即保证最后的ACK能被被动关闭放收到，从而帮助其远程关闭。
追问：为什么要四次挥手
因为当服务端收到客户端的SYN连接请求报文后，可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的，SYN报文是用来同步的。
但是关闭连接时，当服务端收到FIN报文时，很可能并不会立即关闭SOCKET，所以只能先回复一个ACK报文，告诉客户端，“你发的FIN报文我收到了”。
只有等到我服务端所有的报文都发送完了，我才能发送FIN报文，因此不能一起发送，故需要四次挥手。
追问：TIME_WAIT过多的危害
1、内存资源占用过多 浪费
2、端口的占用，一个TCP连接至少消耗一个端口。
拥塞控制的算法：
1、慢启动
2、拥塞避免
3、拥塞发生
4、快速恢复
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