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TCP 问题整理

TCP、UDP 区别?

UDP TCP
是否连接 无连接 面向连接
是否可靠 不可靠传输,不使用流量控制和拥塞控制 可靠传输,使用流量控制和拥塞控制
连接对象个数 支持一对一,一对多,多对一和多对多交互通信 只能是一对一通信
传输方式 面向报文 面向字节流
首部开销 首部开销小,仅 8 字节 首部最小 20 字节,最大 60 字节
适用场景 适用于实时应用(IP 电话、视频会议、直播等) 适用于要求可靠传输的应用,例如文件传输
  • TCP 要求系统资源较多,UDP 较少

  • TCP 向上层提供面向连接的可靠服务 ,UDP 向上层提供无连接不可靠服务。

  • 虽然 UDP 并没有 TCP 传输来的准确,但是也能在很多实时性要求高的地方有所作为

  • 对数据准确性要求高,速度可以相对较慢的,可以选用 TCP

TCP 实现可靠传输的方法?

  • 确认和重传:接收方收到报文就会确认,发送方发送一段时间后没有收到确认就重传。

  • 数据校验:TCP 报文头有校验和,用于校验报文是否损坏

  • 数据合理分片和排序:tcp 会按 MTU 合理分片,接收方会缓存未按序到达的数据,重新排序后再交给应用层。而 UDP:IP 数据报大于 1500 字节,大于 MTU。这个时候发送方的 IP 层就需要分片,把数据报分成若干片,是的每一片都小于 MTU。而接收方 IP 层则需要进行数据报的重组。由于 UDP 的特性,某一片数据丢失时,接收方便无法重组数据报,导致丢弃整个 UDP 数据报。

  • 流量控制:当接收方来不及处理发送方的数据,通过滑动窗口,能提示发送方降低发送的速率,防止包丢失

  • 拥塞控制:当网络拥塞时,通过拥塞窗口,减少数据的发送。

为什么要三次握手?两次不行吗?

如客户端发出连接请求,但因连接请求报文丢失而未收到确认,于是客户端再重传一次连接请求。后来收到了确认,建立了连接。数据传输完毕后,就释放了连接,客户端共发出了两个连接请求报文段,其中第一个丢失,第二个到达了服务端,但是第一个丢失的报文段只是在某些网络结点长时间滞留了,延误到连接释放以后的某个时间才到达服务端,此时服务端误认为客户端又发出一次新的连接请求,于是就向客户端发出确认报文段,同意建立连接,不采用三次握手,只要服务端发出确认,就建立新的连接了,此时客户端忽略服务端发来的确认,也不发送数据,则服务端一致等待客户端发送数据,浪费资源。

挥手为什么需要四次?

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。故需要四次挥手。

四次挥手释放连接时,为什么要等待 2MSL?

  • 为了保证客户端发送的最后一个 ACK 报文段能够到达服务器。因为这个 ACK 有可能丢失,从而导致处在 LAST-ACK 状态的服务器收不到对 FIN-ACK 的确认报文。服务器会超时重传这个 FIN-ACK,接着客户端再重传一次确认,重新启动时间等待计时器。最后客户端和服务器都能正常的关闭。假设客户端不等待 2MSL,而是在发送完 ACK 之后直接释放关闭,一但这个 ACK 丢失的话,服务器就无法正常的进入关闭连接状态。

  • 防止“已失效的连接请求报文段”出现在本连接中。客户端在发送完最后一个 ACK 报文段后,再经过 2MSL,就可以使本连接持续的时间内所产生的所有报文段都从网络中消失,使下一个新的连接中不会出现这种旧的连接请求报文段。

SYN 攻击是什么?

SYN 攻击就是 Client 在短时间内伪造大量不存在的 IP 地址,并向 Server 不断地发送 SYN 包,Server 则回复确认包,并等待 Client 确认,由于源地址不存在,因此 Server 需要不断重发直至超时,这些伪造的 SYN 包将长时间占用未连接队列,导致正常的 SYN 请求因为队列满而被丢弃,从而引起网络拥塞甚至系统瘫痪。SYN 攻击是一种典型的 DoS/DDoS 攻击。

参考