计算机网络-TCP

传输控制协议TCP简介

1. 面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议
2. 将应用层的数据流分割成报文段发送给目标节点的TCP层
3. 数据包都有序号，对方收到则发送ACK确认，未收到则重传
4. 使用校验和来检验数据在传输过程中是否有误

TCP Flags

1. ACK：确认序号标志，1表示确认号有效，0表示报文中不含确认信息，忽略确认号字段
2. SYN：同步序号，用于建立连接过程 SYN=1，ACK=0表示数据段没有使用捎带的确认域，SYN=1，ACK=1则连接应答捎带一个确认域
3. FIN：finish标志，用于释放连接，1表示发送方已经数据发送了，即关闭本方数据流

TCP三次握手

第一次握手：客户端发送请求连接报文（报文头：SYN标志=1，seq=x），即是SYN报文段，不能携带数据，但是消耗掉一个序号，同步已发送；
第二次握手：服务端发送确认报文（报文头：SYN标志=1，ACK标志=1，seq=初始化一个y，ack=x+1），不能携带数据，但是消耗掉一个序号，同步已收到；
第三次握手：客户端发送确认报文（ACK标志=1，seq=x+1，ack=y+1），可以携带数据，不携带就不消耗序号，连接已建立。

“握手”是为了建立连接，TCP三次握手的流程：
在TCP/IP协议中，TCP协议提供可靠的连接服务，采用三次握手建立一个连接
第一次握手：建立连接时，客户端发送SYN包(seq=x)到服务器，并进入SYN_SEND状态，等待服务端确认；
第二次握手：服务器收到SYN包，必须确认客户端的SYN(ack=x+1)，同时自己也发送一个SYN包(seq=y)，即SYN+ACK包，此时服务端进入SYN_RECV状态；
第三次握手：客户端收到服务端的SYN+ACK包，向服务端发送确认包ACK(ack=y+1)，此包发送完毕，客户端和服务端进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。

为什么需要三次握手才能建立连接

为了初始化Sequence Number的初始值，通信的双方要互相通知对方自己的初始化的Sequence Number，这个序号要作为以后的数据通信的序号，以保证应用层接收到的数据不会因为网络上传输问题而乱序，即TCP会用这个序号来拼接数据，需要第三次握手，告知服务端客户端已经接收到了你的初始化的Sequence Number

首次握手的隐患—SYN超时

问题起因

Server收到Client的SYN包，回复了SYN+ACK后，Client掉线，Sever端没有收到Client端发送回来的ACK确认， 这个连接即没有成功也没有失败。如果Server在一定时间内没有收到客户端的回执，它就会重发SYN+ACK，在Linux下默认重试5次，重试间隔时间从1秒开始每次翻倍，在第五次发去后还要等32秒，才能被判定超时，Linux就默认等待63秒，TCP才会断开这个连接。这可能会引起SYN Flood攻击，SYN Flood攻击会把服务端的SYN连接队列耗尽，正常连接请求不能处理。

针对SYN Flood的防护措施

SYN队列满了，TCP会通过源地址端口和目标地址和时间戳生成tcp_syncookie参数，将其回发
若正常连接则Client会回发SYN Cookie，直接建立连接。

建立连接后，Client出现故障

TCP提供保活机制

• 向对方发送保活探测报文，如果未收到响应继续发送
• 尝试次数达到保活探测数仍未收到响应则中断连接

TCP和UDP区别

1. 面向连接VS无连接，tcp有三次握手的连接过程，udp无连接，适合消息的多播发布，从单个点向多个点传输信息
2. 可靠性，tcp可靠（通过握手，确认，重传机制保证可靠性），udp可能会丢失，不知道有没有被接收
3. 有序性，tcp利用序列号保证消息的顺序交互
4. 速度，tcp速度慢，因为要创建连接，保证消息的可靠性和有序性，udp更适合对速度比较敏感的应用，比如在线视频媒体，电视广播，多人在线游戏
5. 量级，tcp重量级，体现在元数据的头，tcp是20个字节，udp是8个字节