TCP/UDP

TCP/UDP

感觉学的还是不够深吧，很多东西都是流于表面（被字节跳动二面整惨了）。

TCP

源端口号（16位），目标端口号（16位）
序列号（32位）
确认应答号（32位）
首部长度（4位）保留（6位）标志比特位（6个1位的）窗口大小（16位）
校验和（16位）紧急指针（16位）
序列号：
在建立连接时由计算机生成的随机数作为其初始值，通过 SYN 包传给接收端主机，每发送一次数据，就「累加」一次该「数据字节数」的大小。用来解决网络包乱序问题。
确认应答号：
下一次期望收到的序列号，发送端收到之后可以确认正常接收。解决不丢包问题。
标识位：

标识	用途
URG	紧急指针（u rgent pointer）有效。
ACK	确认序号有效。TCP规定除了最初建立连接的时候这个位置必须为1.
PSH	接收方应该尽快将这个报文段交给应用层。
RST	连接异常，断开连接
SYN	同步序号用来发起一个连接。
FIN	断开连接

关于连接：
用于保证可靠性和流量控制维护的某些状态信息，这些信息的组合，包括Socket、序列号和窗口大小称为连接。

• Socket：由 IP 地址和端口号组成
• 序列号：用来解决乱序问题等
• 窗口大小：用来做流量控制

TCP/UDP

UDP首部：

源端口号（16位），目标端口号（16位）
包长度（16位），校验和（16位）

TCP 和 UDP 应用场景：

由于 TCP 是面向连接，能保证数据的可靠性交付，因此经常用于：
FTP 文件传输、HTTP / HTTPS

由于 UDP 面向无连接，它可以随时发送数据，再加上UDP本身的处理既简单又高效，因此经常用于：
DNS 、SNMP、视频、音频等多媒体通信、广播通信

TCP和UDP的区别

1. 连接
   TCP 是面向连接的传输层协议，传输数据前先要建立连接。
   UDP 面向无连接，即刻传输数据。
2. 服务对象
   TCP 是一对一的两点服务，即一条连接只有两个端点。
   UDP 支持一对一、一对多、多对多的交互通信
3. 可靠性
   TCP 是可靠交付数据的，数据可以无差错、不丢失、不重复、按需到达。
   UDP 是尽最大努力交付，不保证可靠交付数据。
4. 拥塞控制、流量控制
   TCP 有拥塞控制和流量控制机制，保证数据传输的安全性。
   UDP 则没有，即使网络非常拥堵了，也不会影响 UDP 的发送速率
5. 首部开销
   TCP 首部长度较长，会有一定的开销，首部在没有使用「选项」字段时是 20 个字节，如果使用了「选项」字段则会变长的。
   UDP 首部只有 8 个字节，并且是固定不变的，开销较小。

三次握手

第一次握手：建立连接时，客户端发送syn包（syn=j）到服务器，并进入SYN_SENT状态，等待服务器确认；SYN：同步序列编号（Synchronize Sequence Numbers）。

第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态；

第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1），此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED（TCP连接成功）状态，完成三次握手。

为什么不是二次握手？

1. 可以避免历史连接：
   假如旧的SYN包比新的SYN包更早到达服务端。
   那么此时服务端返回SYN+ACK包给客户端。
   客户端发送RST报文给服务端，表示中止连接。

2. 同步双方初始序列号
   序列号可以是接受方去除重复的数据，更具数据包的序列号按序接收，可以标识发送出去的数据包中，哪些是已经被对方收到的。

3. 避免资源浪费
   在两次握手的前提下，客户端的SYN请求连接在网络中阻塞，客户端没有收到ACK报文，就会重新发送SYN，由于没有三次握手，服务器不清楚客户端是否接收了自己发送的ACK确认信号，所以每收到一个SYN就只能先主动建立一个连接。

SYN攻击

伪造不同的IP地址来向服务端发送SYN报文，但服务端发出的ACK+SYN报文无法得到伪造IP地址的回应，于是就会占满SYN接收队列。
避免方式：

1. 让队列大小和队列满的时候做一系列处理。
2. 当SYN队列满之后，后续的SYN包不进入队列，计算一个cookie值，然后SYN+ACK包返回客户端，服务端接收到客户端的应答报文时，检查ACK合法性。如果合法，直接放入到「 Accept 队列」。
   最后应用通过调用 accpet() socket 接口，从「 Accept 队列」取出的连接。

四次挥手

对于一个已经建立的连接，TCP使用改进的四次挥手来释放连接（使用一个带有FIN附加标记的报文段）。TCP关闭连接的步骤如下：
第一步，当主机A的应用程序通知TCP数据已经发送完毕时，TCP向主机B发送一个带有FIN附加标记的报文段（FIN表示英文finish）。
第二步，主机B收到这个FIN报文段之后，并不立即用FIN报文段回复主机A，而是先向主机A发送一个确认序号ACK，同时通知自己相应的应用程序：对方要求关闭连接（先发送ACK的目的是为了防止在这段时间内，对方重传FIN报文段）。
第三步，主机B的应用程序告诉TCP：我要彻底的关闭连接，TCP向主机A送一个FIN报文段。
第四步，主机A收到这个FIN报文段后，向主机B发送一个ACK表示连接彻底释放。

为什么是四次挥手？

相较于三次握手来说，多了第三次挥手，客户端发送了FIN包之后仅仅表示客户端不会发送数据了，但是还是能接收数据。
这个时候服务端也有可能发送信息到客户端。