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TCP三次握手等相关问题

TCP三次握手等相关问题

作者: 我也有键盘 | 来源:发表于2018-11-21 21:51 被阅读0次

    1. TCP/IP的三次握手和四次挥手是什么概念,以及状态变化过程?

    三次握手是指在建立TCP连接时,需要客户端(Client)与服务器(Server)发送3个包来确认连接的建立。其过程如下:

    1. Client发送标识SYN=1,和随机产生的值seq=x数据包发送给Server。此时,Client状态为SYN_SEND,Server状态为Listen。

    2. Server收到Client的数据包后,对SYN报文进行确认。也发送SYN=1ACK=1ack=x+1seq=y 给Client。此时,Server状态为SYN_RECV,也叫做半连接状态。

    3. Client再进行一次确认,发送 ACK=1seq=x+1ack=y+1 给Server。此时,Client、Server状态都变为ESTABLISHED。

    3次握手.jpg

    四次挥手是指Client与Server断开TCP连接时,需要发送4个数据包来确认连接的断开。其过程如下:

    1. Client发送FIN=1seq=u 给Server。此时,Client状态为FIN_WAIT_1。

    2. Server收到Client的数据包,发送ACK=1ack=u+1seq=v 给Client。此时Client状态为FIN_WAIT_2,Server状态为CLOSE_WAIT。

    3. Server发送FIN=1ACK=1ack=u+1seq=w 给Client。此时,Server状态为LAST_ACK,Client状态为TIME_WAIT。

    4. Client发送ACK=1ack=w+1seq=u+1 给Server。此时,Client状态为TIME_WAIT,服务器状态CLOSED。

    四次挥手.png

    2. 建立连接需要3次,为什么断开连接需要4次?

    建立连接时,服务器在收到客户端连接请求时可以立即回应“ok、让我们连接吧”,即回应SYN+ACK。但是在断开连接时,服务器在收到客户端的断开请求时,可能还有数据没有处理完,这时就不能立即断开连接,因此只能先回应客户端一个ACK报文,告诉客户端“收到断开请求(FIN),但等我处理完数据才能跟你断开连接(FIN)”。

    3. 三次握手有哪些不安全性?

    在三次握手中,半连接状态时,服务器backlog要维护一个未完成队列来记录请求连接的客户端,每当一个客户端发起SYN连接请求,未完成队列都要新建一项。当有大量伪装IP向服务器发送SYN请求时,服务器就需要向该IP回复SYN+ACK报文,但是又找不到该IP对应的主机,发送超时后服务器又需要重复发送。这时,服务器主机就会存在大量未完成的三次握手连接,面临资源被耗尽而不能响应其他连接。

    4. TCP和UDP的区别?TCP是通过什么方式来保证可靠性的?

    • TCP是有连接的,它需要三次握手来建立连接;UDP是无连接的,它没有建立连接的过程。

    • TCP是可靠的传输,它通过确认和重传机制来保证数据传输的可靠性,而UDP是不可靠的。

    • TCP是基于字节的,它将数据看做无结构的字节流进行传输,当数据过长超过MSS时,TCP就会对数据进行分段,因此是无边界的;而UDP是面向数据报文的,无论数据多长都不会对其进行拆分处理,因此是有边界的。

    5. TCP四层网络模型和OSI七层网络模型分别是什么?以及每一层的作用?

    TCP四层网络模型:

    1. 传输层 :TCP协议

    2. 网络层:IP地址

    3. 数据链路层:MAC地址

    4. 物理层:0101二进制数据的传输

    OSI七层网络模型:

    1. 应用层

    2. 表示层

    3. 会话层

    4. 传输层

    5. 网络层

    6. 数据链路层

    7. 物理层

    6. 什么是滑动窗口协议?它的实现原理是什么?

    滑动窗口是一种流量控制技术。早期网络通信中,发送方和接收方不考虑网络拥挤情况直接发送数据,最终导致中间节点阻塞掉包,最后无法发送数据。为了解决这个问题,发送方和接收方各自维护一个数据帧序列(即,窗口)。发送方的窗口大小由接收方确定,用于控制发送速度,以免接收方缓存不够大而导致溢出,同时控制流量避免网络阻塞。

    接收方收到某帧数据后,发送ACK给发送方。发送方收到这个ACK才可以让“窗口”滑动。

    7. 服务器上TIME_WAIT状态的连接过多,怎么解决?

    从四次挥手的图中可以看出,TIME_WAIT是主动发起关闭连接的一端才会有的状态。服务器上处理完任务后发送关闭请求,在四次挥手的第3步,收到最后一个FIN时进入TIME_WAIT状态。TCP/IP的设计规定:当关闭一个socket时,主动关闭一端的socket将进入TIME_WAIT状 态,而被动关闭一方则转入CLOSED状态,这样就能保证数据能传输完。

    但真当TIME_WAIT状态过多时,可以设置服务器启用TIME_WAIT重用、加速TIME_WAIT回收来解决。还可以通过增加服务器来解决。

    8. 什么是NIO、BIO、AIO?他们的区别?

    • BIO

      基于连接,没一个连接都会有一个新的线程,当服务器不能再分发线程时,新的连接就被阻塞

      1542803406183.png

      客户端向服务端发送请求时,如果此时服务端正在处理之前的请求,那么在服务器处理完之前的请求之前,它是不会对新的客户端做出响应的。但是在实际中,这种处理方式显然不行。因此我们需要一个方法可以独立的处理每一个连接,并且它们之间不会相互干扰。Java的多线程技术刚好可以实现这个需求。

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    • NIO(NO-Block IO):

      当有连接请求来时,先注册到Selector(多路复用器),每一个连接都是一个Channel,由Selector轮询监听每一个Channel。如果某个Channel上有新的TCP接入、读、写事件,这个Channel就处于就绪状态。然后通过SelectionKey获取就绪的Channel进行读写操作。


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