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面试官问你 TCP/IP 协议了吗?

通常我说 TCP/IP 是指 TCP/IP 协议族。它是基于 TCP 和 IP 这两个最初的协议之上的不同的通信协议的大集合。

作者:zone7来源:zone7|2020-06-22 11:50

本文转载自微信公众号「zone7」,作者zone7。转载本文请联系zone7公众号。

 

TCP/IP 协议族

通常我说 TCP/IP 是指 TCP/IP 协议族。它是基于 TCP 和 IP 这两个最初的协议之上的不同的通信协议的大集合。

例如:http、https、ftp、icmp、arp、rarp、smtp(简单邮件传输协议)

一个网络请求是怎么传输的?

我们拿访问浏览器举个栗子,如图所示:

TCP、UDP有什么区别?各有什么优劣?

TCP 面向连接,提供可靠交付。通过 TCP 连接传输的数据,无差错、不丢失、不重复、并且按序到达。相对 UDP 开销大

UDP 面向无连接,不保证可靠交付。无拥塞控制,支持一对一、一对多、多对多,开销小。

关于 TCP 协议

  • 确认 ACK - ACKnowledgement 仅当ACK = 1 时,确认才有效。简单来说,就是确认收到数据。
  • 复位 RST - ReSet 标明 TCP 出现严重差错时,必须释放连接,重新建立连接。
  • 同步 SYN - SYNchronization 在建立连接时,用来同步序号。当 SYN = 1,ACK = 0 时,表名这是一个连接请求报文。SYN = 1,ACK = 1 表示这是一个同意请求报文。
  • 终止 FNI - FINis(表示终、完)用来释放连接。当 FNI = 1 表示此段报文发送方已发送完毕。

关于 UDP 协议

解释三次握手

  • 确认号 ack 期望收到对方下一个报文的序列号
  • 序列号 seq

  1. SYN = 1 请求同步序列号,A 的序列号为:x
  2. SYN = 1 ACK = 1,表示确认请求。B 发送的数据的序列号为:y,期望收到 下一个 A 的数据的序列号为:x + 1
  3. ACK = 1 ,表示确认请求。A 发送的数据的序列号为:x + 1,期望收到下一个 B 的数据的序列号为:y + 1

说说TCP三次握手?为什么不两次?

如果发送两次就可以建立连接话,那么只要客户端发送一个连接请求,服务端接收到并发送了确认,就会建立一个连接。

可能出现的问题:如果一个连接请求在网络中跑的慢,超时了,这时客户端会从发请求,但是这个跑的慢的请求最后还是跑到了,然后服务端就接收了两个连接请求,然后全部回应就会创建两个连接,浪费资源!

如果加了第三次客户端确认,客户端在接受到一个服务端连接确认请求后,后面再接收到的连接确认请求就可以抛弃不管了。

说说TCP四次挥手?为什么不是三次?

据传输结束后,通信的双方都可以释放连接。现在 A 和 B 都处于 ESTABLISHED 状态。

第一次挥手:A 的应用进程先向其 TCP 发出连接释放报文段,并停止再发送数据,主动关闭 TCP 连接。A 把连接释放报文段首部的终止控制位 FIN 置 1,其序号 seq = u(等于前面已传送过的数据的最后一个字节的序号加 1),这时 A 进入 FIN-WAIT-1(终止等待1)状态,等待 B 的确认。请注意:TCP 规定,FIN 报文段即使不携带数据,也将消耗掉一个序号。

第二次挥手:B 收到连接释放报文段后立即发出确认,确认号是 ack = u + 1,而这个报文段自己的序号是 v(等于 B 前面已经传送过的数据的最后一个字节的序号加1),然后 B 就进入 CLOSE-WAIT(关闭等待)状态。TCP 服务端进程这时应通知高层应用进程,因而从 A 到 B 这个方向的连接就释放了,这时的 TCP 连接处于半关闭(half-close)状态,即 A 已经没有数据要发送了,但 B 若发送数据,A 仍要接收。也就是说,从 B 到 A 这个方向的连接并未关闭,这个状态可能会持续一段时间。A 收到来自 B 的确认后,就进入 FIN-WAIT-2(终止等待2)状态,等待 B 发出的连接释放报文段。

第三次挥手:若 B 已经没有要向 A 发送的数据,其应用进程就通知 TCP 释放连接。这时 B 发出的连接释放报文段必须使 FIN = 1。假定 B 的序号为 w(在半关闭状态,B 可能又发送了一些数据)。B 还必须重复上次已发送过的确认号 ack = u + 1。这时 B 就进入 LAST-ACK(最后确认)状态,等待 A 的确认。

第四次挥手:A 在收到 B 的连接释放报文后,必须对此发出确认。在确认报文段中把 ACK 置 1,确认号 ack = w + 1,而自己的序号 seq = u + 1(前面发送的 FIN 报文段要消耗一个序号)。然后进入 TIME-WAIT(时间等待) 状态。请注意,现在 TCP 连接还没有释放掉。必须经过时间等待计时器设置的时间 2MSL(MSL:最长报文段寿命)后,A 才能进入到 CLOSED 状态,然后撤销传输控制块,结束这次 TCP 连接。当然如果 B 一收到 A 的确认就进入 CLOSED 状态,然后撤销传输控制块。所以在释放连接时,B 结束 TCP 连接的时间要早于 A。

什么是拥塞控制?

简单来说,就是通过网络的拥塞情况来调整 TCP 发送端发送的数据量。发送量先由 1 指数级递增,到一定量时(65535 个字节)开始慢下来,这个时候还是递增的。等到开始丢包时,又开始降低发送速度。

什么是流量控制?

简单来说,就是 TCP 的接受端处理不过来,让 TCP 的发送端发送慢一点。接收端会维护一个处理窗口,即是接收端所能处理数据的能力。接收端将这个处理能力不断反馈给发送端,以此来让发送端调整发送的数据量的多少。

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【责任编辑:武晓燕 TEL:(010)68476606】

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