一、TCP

• TCP首部
• 流量控制
• 拥塞控制
• 三次握手，四次挥手
• tcp 怎样保证数据正确性？

流量控制是为了让接收方能来得及接收，而拥塞控制是为了降低整个网络的拥塞程度

1、TCP首部

源端口号

目标端口号

32位序列号

32位确认号

首部长度（单位为4字节，默认为5，即20字节）

保留位（6位）

6个控制位（SYN、ACK、FIN、PUSH、URG、RST）

SYN：同步序号位，TCP建立连接时要将这个值设为1

ACK：为1表示确认号

FIN：发送端完成位，提出断开连接的一方把FIN置为1表示要断开连接

PUSH：急迫位，缓存区将满，立刻传输速度

RST：重置位，连接断了重新连接

URG：紧急信号

16位窗口大小：接收窗口大小，流量控制使用，如果窗口大小为0，可以发送窗口探测

16位校验和：校验和用来做差错控制，TCP校验和的计算包括TCP首部、数据和其它填充字节。在发送TCP数据段时，由发送端计算校验和，当到达目的地时又进行一次检验和计算。如果两次校验和一致，说明数据是正确的，否则将认为数据被破坏，接收端将丢弃该数据

16位紧急指针：仅在URG控制位为 1 时有效。表示紧急数据的末尾在 TCP 数据部分中的位置。通常在暂时中断通信时使用（比如输入 Ctrl + C）

2、流量控制

利用滑动窗口机制可以很方便地在tcp连接上实现对发送方的流量控制

TCP接收方利用自己的接收窗口的大小来限制发送方发送窗口的大小

重传计时器

TCP发送方收到接收方的零窗口通知后，应启动持续计时器。持续计时器超时后，向接收方发送零窗口探测报文

即使接收窗口为0，接收方也会接收：零窗口探测报文段、确认报文段、携带紧急数据的报文段

TCP发送方的发送窗口大小 = Math.min(自身拥塞窗口大小, TCP接收方的接收窗口大小)

3、拥塞控制什么是拥塞

假定条件

慢开始 + 拥塞避免算法

快重传

慢开始 + 拥塞避免算法中，发送方把拥塞窗口cwnd又设置为1，并错误地启动慢开始算法，降低了传输效率

收到3个重复确认

接收方收到失序的报文段，立即发出重复确认

发送方收到3个连续的重复确认，立即重传

快恢复慢开始 + 拥塞避免+快重传 + 快恢复结合

4、三次握手，四次挥手

4.1 三次握手

发送端：SYN=1、seq=x

接收端：ACK=1、ack=x+1、SYN=1、seq=y

发送端：ACK=1、ack=y+1、seq=x+1

TCP规定：SYN被设置为1的报文段不能携带数据，但要消耗掉一个序号

TCP规定：普通的确认报文段如果不携带数据，则不消耗序号

4.2 四次挥手

发送端：FIN=1，ACK=1，seq=u，ack=v（u等于发送端已传送过的数据的最后一个字节序号+1，v等于发送端之前已收到的数据的最后一字节序号+1）

接收端：ACK=1，ack=u+1，seq=v

接收端：FIN=1，ACK=1，ack=u+1，seq=w（w：半关闭情况下，可能收到了数据）

发送端：ACK=1，ack=w+1，seq=u+1

TCP规定：终止位FIN等于1的报文段，即使不携带数据，也要一个消耗掉一个序号

MSL：最长报文段寿命，建议为2分钟

4.3 保活计时器

4.4 半连接队列

服务器第一次收到客户端的 SYN 之后，就会处于 SYN_RCVD 状态，此时双方还没有完全建立其连接，服务器会把此种状态下请求连接放在一个 队列里，我们把这种队列称之为 半连接队列。

4.5 三次握手能不能改成两次握手？

不能

TCP发送连接请求，但长时间没到达，然后触发了超时重传

又发送了一次，后建立连接，数据传输，并断开了连接

但此时之前没达到的请求报文段突然又到了接收端服务器，接收端服务器变成了ESTABLISHED状态

接收端一直在等发送端发送数据，白白浪费了主机很多资源，导致了错误

4.6 四次挥手能不能改成三次挥手？

不能

接收端可能还有数据没有发送

需要等待一段时间，发送完数据，才会发送FIN

4.7 SYN攻击

服务器端的资源分配是在二次握手时分配的，而客户端的资源是在完成三次握手时分配的，所以服务器容易受到SYN洪泛攻击。

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。

5、tcp 怎样保证数据正确性？

二、UDP

三、TCP/UDP对比TCP/IP协议架构

对比

1、是否面向连接

UDP：无连接

TCP：面向连接（三次握手，四次挥手）

2、是否支持广播和多播

UDP：支持一对一，一对多，多对一和多对多交互通信

TCP：只能一对一通信

3、对应用层报文的处理

UDP：面向报文（对应用层交付的报文直接打包）

TCP：面向字节流（是tcp实现可靠传输，流量控制，拥塞控制的基础）

4、是否提供可靠传输

UDP：向上提供无连接不可靠服务

UDP：适用于实时应用（IP电话、视频会议等）

TCP：向上提供面向连接的可靠服务

TCP：适用于要求可靠传输的应用，例如文件传输

5、首部开销

UDP：8个字节

TCP：最小20字节，最大60字节