本篇內(nèi)容介紹了“TCP基礎(chǔ)知識(shí)有哪些”的有關(guān)知識(shí)，在實(shí)際案例的操作過(guò)程中，不少人都會(huì)遇到這樣的困境，接下來(lái)就讓小編帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細(xì)閱讀，能夠?qū)W有所成！

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TCP報(bào)文段： 概念：分為頭部和數(shù)據(jù)兩部分。

TCP報(bào)文段頭部中的字段：
	源端口/目的端口	這兩個(gè)字段與IP頭部中的源IP地址和目的IP地址一起, 唯一地標(biāo)識(shí)了每個(gè)連接。一個(gè)ip地址和一個(gè)端口的組合被稱為一個(gè)socket或一個(gè)endpoint。
	序列號(hào)(seq)		本報(bào)文段所發(fā)送的數(shù)據(jù)的第一個(gè)字節(jié)的序列號(hào)，seq的值等于前面已發(fā)送過(guò)的數(shù)據(jù)的最后一個(gè)字節(jié)的序列號(hào)+1。(TCP傳輸時(shí)將每個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)都進(jìn)行了編號(hào)，這個(gè)編號(hào)就是序列號(hào))
	確認(rèn)號(hào)(ack)		期望收到對(duì)方下一個(gè)報(bào)文段的第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的序列號(hào)，若ack為x，則到序號(hào)x-1為止(包括x-1)的所有數(shù)據(jù)都已正確收到。
	確認(rèn)(ACK)		僅當(dāng)ACK=1時(shí)，ack字段才有效，當(dāng)ACK=0時(shí)，ack無(wú)效。
	同步(SYN)		SYN=1且ACK=0 表明這是一個(gè)連接請(qǐng)求報(bào)文段，若對(duì)方同意建立連接，則對(duì)方應(yīng)在響應(yīng)報(bào)文中包含SYN=1和ACK=1。
	終止(FIN)		FIN=1表明此報(bào)文的發(fā)送方已經(jīng)結(jié)束向?qū)Ψ桨l(fā)送數(shù)據(jù)，并要求釋放連接。
	重置(RST) 		重置連接。
	窗口大小			接收端接收緩沖區(qū)剩余的大小。這是一個(gè)16位的字段，單位是字節(jié)數(shù)。窗口大小字段最大能表示65535個(gè)字節(jié)(64K)，
					但是TCP的接收窗口大小最大并不是64K。TCP實(shí)際的接收窗口大小為16位窗口大小字段的值左移M(M表示：窗口擴(kuò)大因子)位，每移一位，窗口擴(kuò)大兩倍。

	校驗(yàn)和 			該字段覆蓋了TCP頭部和數(shù)據(jù)，由發(fā)送方進(jìn)行計(jì)算，然后由接收方來(lái)驗(yàn)證。
					其目的是為了發(fā)現(xiàn)TCP頭部和數(shù)據(jù)在發(fā)送端到接收端之間發(fā)生的任何改動(dòng)，如果接收方檢測(cè)到校驗(yàn)和有差錯(cuò)，則TCP報(bào)文會(huì)被直接丟棄。


	說(shuō)明：
		在連接建立后所有傳送的報(bào)文都必須把ACK置1。
		SYN報(bào)文段、FIN報(bào)文段不能攜帶數(shù)據(jù)，但會(huì)消耗掉一個(gè)序列號(hào)。
		ACK報(bào)文段可以攜帶數(shù)據(jù)，但如果不攜帶數(shù)據(jù)則不消耗序列號(hào)。

TCP數(shù)據(jù)

TCP三次握手

概念：建立一個(gè)TCP連接時(shí)，客戶端和服務(wù)器需要交互3次，即發(fā)送3次TCP報(bào)文段，故稱為3次握手。

目的：與服務(wù)器建立TCP連接，并同步連接雙方的序列號(hào)、確認(rèn)號(hào)、TCP窗口大小等信息。

說(shuō)明：
	三次握手改為兩次握手會(huì)產(chǎn)生死鎖：
		兩次握手：A發(fā)送連接請(qǐng)求報(bào)文，B接收A的請(qǐng)求報(bào)文并發(fā)出確認(rèn)報(bào)文后，則認(rèn)為連接建立。
		舉例：A發(fā)送連接請(qǐng)求報(bào)文，B收到A的請(qǐng)求報(bào)文并發(fā)出確認(rèn)報(bào)文，如果B的確定報(bào)文在傳輸過(guò)程中丟失了，此時(shí)，B認(rèn)為連接已建立并開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)，而A一直在等待著B(niǎo)的確定報(bào)文，且不會(huì)接受B發(fā)送的數(shù)據(jù)，而B(niǎo)在發(fā)送數(shù)據(jù)后將一直處于等待A確定的狀態(tài)中，從而造成A和B相互等待，形成死鎖。

第一次握手：
	客戶端向服務(wù)器發(fā)出連接請(qǐng)求報(bào)文段(報(bào)文段頭部：(初始)序列號(hào)seq=x、同步SYN=1)，此時(shí)客戶端進(jìn)入SYN_SENT(同步已發(fā)送)狀態(tài)。
	說(shuō)明：同步SYN=1會(huì)消耗一個(gè)序列號(hào)位，即把x這個(gè)序列號(hào)位給占了，故下次發(fā)送的序列號(hào)應(yīng)該從x+1開(kāi)始，第一次揮手時(shí)的FIN也同理。

第二次握手：
	服務(wù)器收到連接請(qǐng)求報(bào)文段后，若同意建立連接，則向客戶端發(fā)送響應(yīng)報(bào)文段(報(bào)文段頭部：同步SYN=1、確認(rèn)ACK=1、確認(rèn)號(hào)ack=x+1、序列號(hào)seq=y，此時(shí)服務(wù)器進(jìn)入SYN_RECV(同步已收到)狀態(tài)。此時(shí)的TCP連接稱為半連接(half-open connect)。

第三次握手：
	客戶端收到服務(wù)器的響應(yīng)報(bào)文段后，再次向服務(wù)器發(fā)出用于確認(rèn)的報(bào)文段(報(bào)文段頭部：同步SYN=0、確認(rèn)ACK=1、確認(rèn)號(hào)ack=y+1、序號(hào)seq=x+1)，此時(shí)TCP連接已建立，客戶端和服務(wù)器都進(jìn)入ESTABLISHED(已建立連接)狀態(tài)。

TCP四次揮手

概念：釋放一個(gè)TCP連接時(shí)，客戶端和服務(wù)器需要交互4次，即發(fā)送4次TCP報(bào)文段，故稱為4次揮手。

說(shuō)明：
	1)斷開(kāi)TCP連接 即 客戶端關(guān)閉發(fā)送數(shù)據(jù)的通道 并且 服務(wù)器關(guān)閉發(fā)送數(shù)據(jù)的通道。
	2)為什么連接的時(shí)候是三次握手，關(guān)閉的時(shí)候卻是四次握手：
		1>建立連接時(shí)：當(dāng)Server端收到Client端的SYN連接請(qǐng)求報(bào)文后，Server端可以直接發(fā)送SYN+ACK報(bào)文，其中ACK報(bào)文是用來(lái)應(yīng)答的，SYN報(bào)文是用來(lái)同步的。
		2>關(guān)閉連接時(shí)：當(dāng)Server端收到Client端的FIN報(bào)文后，Server端很可能不會(huì)立即關(guān)閉SOCKET，而是先回復(fù)一個(gè)ACK報(bào)文，告訴Client端，"你發(fā)的FIN報(bào)文我收到了，但是我(可能)還有數(shù)據(jù)要發(fā)送"，當(dāng)Server端所有的報(bào)文都發(fā)送完了，Server端才會(huì)發(fā)送FIN報(bào)文，即Server端通知Client端的過(guò)程中需要揮兩次手，故在關(guān)閉連接的時(shí)候總共需要四次揮手。

第一次揮手：
	客戶端向服務(wù)器發(fā)出連接釋放報(bào)文段(報(bào)文段頭部：終止FIN=1、序號(hào)seq=u)，并停止發(fā)送數(shù)據(jù)，主動(dòng)關(guān)閉TCP連接，此時(shí)客戶端進(jìn)入FIN_WAIT1(終止等待1)狀態(tài)。

第二次揮手：
	服務(wù)器收到客戶端的連接釋放報(bào)文段后，向客戶端發(fā)送確認(rèn)報(bào)文段(報(bào)文段頭部：確認(rèn)ACK=1、確認(rèn)號(hào)ack=u+1、序號(hào)seq=v)，此時(shí)服務(wù)器進(jìn)入CLOSE_WAIT(關(guān)閉等待)狀態(tài)，并通知應(yīng)用進(jìn)程。
	客戶端收到服務(wù)器的確認(rèn)報(bào)文段后，進(jìn)入FIN_WAIT2(終止等待2)狀態(tài)。
	此時(shí)，客戶端已經(jīng)沒(méi)有數(shù)據(jù)要發(fā)送了，但是服務(wù)器可能還有數(shù)據(jù)要發(fā)送，且客戶端依然可以接受服務(wù)器發(fā)送的數(shù)據(jù)，此時(shí)的TCP連接處于半關(guān)閉狀態(tài)。

第三次揮手：
	應(yīng)用進(jìn)程通知服務(wù)器釋放連接后，服務(wù)器發(fā)出連接釋放報(bào)文段(報(bào)文段頭部：確認(rèn)ACK=1，終止FIN=1、序號(hào)seq=w(在半關(guān)閉狀態(tài)時(shí)服務(wù)器可能又發(fā)送了一些數(shù)據(jù))、確認(rèn)號(hào)ack=u+1)，此時(shí)服務(wù)器進(jìn)入LAST_ACK(最后確定)狀態(tài)。

第四次揮手：
	客戶端收到服務(wù)器的連接釋放報(bào)文段后，向服務(wù)器發(fā)送確定報(bào)文段(報(bào)文段頭部：確認(rèn)ACK=1、序號(hào)seq=u+1、確認(rèn)號(hào)ack=w+1)，此時(shí)客戶端進(jìn)入到TIME-WAIT(時(shí)間等待)狀態(tài)，等到等待時(shí)間過(guò)后，二者才都進(jìn)入到CLOSED(關(guān)閉)狀態(tài)。

SYN攻擊： 概念：SYN攻擊是一個(gè)典型的DDOS(Distributed Denial of Service:分布式拒絕服務(wù))攻擊。

原理：
	客戶端在短時(shí)間內(nèi)偽造大量不存在的IP地址，然后向服務(wù)器不斷地發(fā)送SYN包(即不斷地發(fā)起第一次握手，建立大量的半連接狀態(tài)的請(qǐng)求)，
	服務(wù)器收到連接請(qǐng)求后發(fā)送響應(yīng)報(bào)文，并等待客戶的確認(rèn)，由于源地址是不存在的，故服務(wù)器需要不斷的重發(fā)直到超時(shí)，
	這些偽造的SYN包將長(zhǎng)時(shí)間占用未連接隊(duì)列(syns queue)，正常的SYN請(qǐng)求被丟棄，目標(biāo)系統(tǒng)運(yùn)行緩慢，嚴(yán)重者引起網(wǎng)絡(luò)堵塞甚至系統(tǒng)癱瘓。

檢測(cè)：
	查看狀態(tài)為SYN_RECV的TCP連接：	netstat -npt | grep SYN_RECV   # 若Foreign Address的ip地址是隨機(jī)的，則服務(wù)器此時(shí)很可能正在被SYN攻擊。
	統(tǒng)計(jì)TCP連接的狀態(tài)：			netstat -npt | awk '{print $6}' | grep -v "Foreign" | sort | uniq -c

說(shuō)明：一般較新的TCP/IP協(xié)議棧都對(duì)這一過(guò)程進(jìn)行修正來(lái)防范SYN攻擊，修改tcp協(xié)議實(shí)現(xiàn)。主要方法有SynAttackProtect保護(hù)機(jī)制、SYN cookies技術(shù)、增加最大半連接和縮短超時(shí)時(shí)間等.但是不能完全防范SYN攻擊。

socket編程： Socket.connect() 會(huì)觸發(fā)TCP的三次握手。 Socket.close() 會(huì)觸發(fā)TCP的四次揮手。表示不發(fā)送數(shù)據(jù)也不接受數(shù)據(jù)了。

超時(shí)重傳： 概念：TCP傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)后會(huì)等待接收方響應(yīng)的ACK報(bào)文，并根據(jù)ACK報(bào)文來(lái)判斷數(shù)據(jù)是否傳輸成功。如果發(fā)送方發(fā)送完數(shù)據(jù)后，長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有等到接收方的ACK報(bào)文，那么發(fā)送方會(huì)重新發(fā)送這些數(shù)據(jù)。

發(fā)送方?jīng)]有收到ACK報(bào)文的原因：
	數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中由于網(wǎng)絡(luò)原因等直接全體丟包，接收方根本沒(méi)有接收到。
	接收方接收到了響應(yīng)的數(shù)據(jù)，但是響應(yīng)的ACK報(bào)文卻由于網(wǎng)絡(luò)原因丟包了。之后接收方若再次收到發(fā)送方重新發(fā)送的數(shù)據(jù)(根據(jù)序列號(hào)可判斷是否是重復(fù)數(shù)據(jù))，則會(huì)將這些重復(fù)的數(shù)據(jù)丟棄，但是仍然會(huì)響應(yīng)ACK報(bào)文。

超時(shí)時(shí)間的計(jì)算：
	默認(rèn)500ms，重發(fā)一次后，若仍沒(méi)有響應(yīng)，那么等待2*500ms的時(shí)間后，再次重傳。重傳的次數(shù)達(dá)到某個(gè)值后，TCP就認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)斷了或?qū)Ψ匠霈F(xiàn)異常了，然后強(qiáng)制關(guān)閉連接。
	超時(shí)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)降低TCP傳輸?shù)恼w效率。超時(shí)時(shí)間過(guò)短會(huì)導(dǎo)致頻繁的發(fā)送重復(fù)的包。

窗口機(jī)制： 概念：每個(gè)TCP連接的兩端都維護(hù)了一個(gè)發(fā)送窗口和一個(gè)接收窗口。

發(fā)送窗口：
	發(fā)送方的發(fā)送緩存內(nèi)的數(shù)據(jù)都可以被分為4類，其中類型2和類型3屬于發(fā)送窗口：
		1>已發(fā)送，已收到ACK 
		2>已發(fā)送，未收到ACK 
		3>未發(fā)送，但允許發(fā)送 
		4>未發(fā)送，但不允許發(fā)送
接收窗口：
	接收方的緩存數(shù)據(jù)分為3類，其中類型2屬于接收窗口：
		1>已接收 
		2>未接收但準(zhǔn)備接收 
		3>未接收而且不準(zhǔn)備接收

滑動(dòng)機(jī)制：
	發(fā)送窗口只有收到發(fā)送窗口內(nèi)字節(jié)的ACK確認(rèn)后，才會(huì)移動(dòng)發(fā)送窗口的左邊界。
	接收窗口只有在前面所有的報(bào)文段都確認(rèn)的情況下才會(huì)移動(dòng)左邊界。
	若接收窗口前面還有字節(jié)未接收，此時(shí)如果收到后面的字節(jié)，則接收窗口不會(huì)移動(dòng)，TCP也不會(huì)對(duì)后面的字節(jié)發(fā)送確認(rèn)，發(fā)送方超時(shí)后會(huì)重傳這些數(shù)據(jù)。

流量控制： 概念：TCP根據(jù)接收端對(duì)數(shù)據(jù)的處理能力(窗口大小字段的值)來(lái)決定發(fā)送端的發(fā)送速度。 過(guò)程： 接收端在確認(rèn)應(yīng)答時(shí)發(fā)送ACK報(bào)文，ACK報(bào)文中包含了自己接收窗口的大小，發(fā)送方根據(jù)ACK報(bào)文里窗口大小的值的來(lái)設(shè)定自己發(fā)送數(shù)據(jù)的速度。 若ACK報(bào)文中窗口大小的值為0，那么發(fā)送方將停止發(fā)送數(shù)據(jù)，并定期向接收端發(fā)送窗口探測(cè)數(shù)據(jù)段，以便及時(shí)地獲取接收端最新窗口大小的值。

說(shuō)明：如果發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)太快，則接收端的接收緩沖區(qū)很快就會(huì)被填滿，接受端的接收緩存區(qū)被填滿后，發(fā)送端再發(fā)送的數(shù)據(jù)就會(huì)被接收端丟棄，進(jìn)而觸發(fā)發(fā)送端的超時(shí)重傳。

擁塞控制： 概念：路由器因無(wú)法處理高速率到達(dá)的流量而被迫丟棄數(shù)據(jù)的現(xiàn)象稱為擁塞。 擁塞的原因：當(dāng)路由器在單位時(shí)間內(nèi)接收到的數(shù)據(jù)量大于其可發(fā)送的數(shù)據(jù)量時(shí)，路由器就需要把多余的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)。若接收到的數(shù)據(jù)量持續(xù)大于可發(fā)送的數(shù)據(jù)量，那么會(huì)耗盡路由器的存儲(chǔ)資源，導(dǎo)致路由器丟棄部分?jǐn)?shù)據(jù)。

原理：發(fā)送方維持一個(gè)擁塞窗口變量cwnd，擁塞窗口的大小取決于網(wǎng)絡(luò)的擁塞程度，發(fā)送方的發(fā)送窗口大小取 擁塞窗口的大小 和 接收端的接收窗口大小 的較小值，TCP通過(guò)動(dòng)態(tài)地調(diào)整發(fā)送窗口的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)擁塞控制。

慢啟動(dòng)機(jī)制：
	擁塞窗口的初始值為1，發(fā)送方每次收到ACK報(bào)文后，將擁塞窗口的值加1。
	慢啟動(dòng)中的"慢"，表示剛開(kāi)始發(fā)送的數(shù)據(jù)少，發(fā)送的速度慢，但是擁塞窗口值的增長(zhǎng)是指數(shù)級(jí)別的增長(zhǎng)，故增長(zhǎng)的非常快。當(dāng)擁塞窗口的值達(dá)到閾值時(shí)，擁塞窗口值的增長(zhǎng)就改為線性增長(zhǎng)。
	在慢啟動(dòng)開(kāi)始的時(shí)候，慢啟動(dòng)的閾值等于窗口的最大值，TCP一旦發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞，慢啟動(dòng)的閾值將會(huì)變?yōu)楫?dāng)前閥值的一半，同時(shí)擁塞窗口重置為1。

TCP的可靠性： 連接管理：三次揮手四次握手 傳輸數(shù)據(jù)： 序列號(hào)和確認(rèn)號(hào)機(jī)制 校驗(yàn)和 超時(shí)重傳機(jī)制 流量控制 擁塞控制

常見(jiàn)問(wèn)題：

服務(wù)器返回“RST”的問(wèn)題： 分析：服務(wù)器關(guān)閉connection后，若客戶端還在connection上讀寫(xiě)，服務(wù)器內(nèi)核接收到數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)Socket已經(jīng)close了，此時(shí)服務(wù)器會(huì)返回“RST”標(biāo)志給客戶端。 說(shuō)明： 服務(wù)器返回了“RST”時(shí)，若此時(shí)客戶端正在從Socket套接字的輸出流中讀數(shù)據(jù)則會(huì)提示Connection reset” 服務(wù)器返回了“RST”時(shí)，若此時(shí)客戶端正在往Socket套接字的輸入流中寫(xiě)數(shù)據(jù)則會(huì)提示“Connection reset by peer”

解決：重試。

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