TCP 示例
关键词
- ACK 确认 Acknowledgment
- SYN 同步序列编号 Synchronize Sequence Numbers
- RST 重置 Reset
- LISTEN 侦听来自远方的TCP端口的连接请求 LISTENING
- ESTABLISHED 表示两台机器正在传输数据
- CLOSE WAIT 等待主动关闭端发来的连接中断请求的确认
- TIME WAIT 等待足够的时间以确保被动关闭端接收到连接中断请求的确认
- MSL 报文段最大生存时间 Maximum Segment Lifetime
- 客户端：主动连接端、主动关闭端
- 服务端：被动连接端、被动关闭端
TCP 连接
TCP 状态图
握手为什么需要三次
- 第一次握手（SYN），主动连接端 C 发送网络包，被动连接端 S 收到，证明 C 的发送能力， S 的接收能力正常
- 第二次握手（SYN+ACK），S 端发包，C 端收到，证明 S 端发送能力，C 端接收能力正常，此时 S 端不清楚 C 端接收能力正常
- 第三次握手（ACK），C 端发包，S 端收到，证明 C 端接收能力正常
挥手为什么需要四次
- 关闭连接时，当被动关闭端收到 FIN 报文时，很可能并不会立即关闭 SOCKET
- 所以只能先回复一个 ACK 报文，告诉主动关闭端，”你发的 FIN 报文我收到了”
- 等到被动关闭端所有的报文都发送完了，发送 FIN 报文
- 等待主动关闭端发来的连接中断请求的确认 ACK ，关闭连接
SYN 泛洪攻击
- 被动连接端的资源分配是在二次握手时分配，主动连接端的资源是在完成三次握手时分配
- 主动连接端在短时间伪造大量不存在的 IP，向被动连接端不断发送 SYN 包
- 被动连接端回复确认包，等待主动连接端确认
- 由于 IP 不存在，因此被动连接端不断重发确认包，直到超时
- 这时，伪造的 SYN 包长时间占用未连接队列
- 正常的 SYN 请求因为队列满被丢弃，导致网络拥塞
- SYN 攻击是典型的 DDoS 攻击
TCP 对比 UDP
- TCP 面向连接（如打电话要先拨号建立连接）;
- UDP 是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接
- TCP 提供可靠的服务。也就是说，通过TCP连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，且按序到达;
- UDP 尽最大努力交付，即不保证可靠交付
- TCP 保证数据顺序，UDP不保证。
- TCP 面向字节流，实际上是 TCP 把数据看成一连串无结构的字节流; UDP 是面向报文的
- UDP 没有拥塞控制，因此网络出现拥塞不会使源主机的发送速率降低
- 对实时应用很有用，如IP电话，实时视频会议等
- TCP 连接只能是点到点的;
- UDP 支持一对一、一对多、多对一、多对多的交互通信
- TCP 首部开销20字节，UDP的首部开销小，只有8个字节
- TCP 的逻辑通信信道是全双工的可靠信道，UDP则是不可靠信道
拥塞控制
拥塞控制采用了四种算法：慢启动、拥塞避免、快重传和快恢复。
慢启动(Slow Start)
- 不要一开始就发送大量的数据，先探测一下网络的拥塞程度
- 也就是说由小到大逐渐增加拥塞窗口的大小
- 拥塞窗口 cwnd（Congestion Window），以字节为单位
- 算法：当发送方每收到一个 ACK，拥塞窗口 cwnd 的大小就会加 1
- 指数增长
- 慢启动的目的是逐渐增加发送速度进行试探，直到进入拥塞避免阶段
- 慢启动门限 ssthresh（slow start threshold），一般是 65535 字节
- 当 cwnd 超过该值后，慢启动结束，进入拥塞避免阶段
- 慢启动门限 ssthresh（slow start threshold），一般是 65535 字节
拥塞避免（Congestion Voidance）
- 拥塞避免算法就是将原本慢启动算法的指数增长变成了线性增长
- 还是增长阶段，但是增长速度缓慢了一些
- 算法：每当收到一个 ACK 时，cwnd 增加 1/cwnd
- 随着 cwnd 持续增长，网络慢慢进入拥塞状况，出现丢包现象
- 这时，需要对丢失的数据包重传
- 重传机制：超时重传、快重传
- 这时，需要对丢失的数据包重传
- 当触发了重传机制，也就进入了拥塞发生算法
快重传（Fast Retransmit）
- 当接收方发现丢了一个中间包的时候，发送 3 次前一个包的 ACK
- 发送方只要一连收到三个重复确认（ACK）就应当立即重传对方尚未收到的报文段
- 而不必继续等待设置的重传计时器时间到期
- 进入快速恢复算法
快恢复（Fast Recovery）
- 快恢复是快速重传的后续处理
- 考虑到如果网络出现拥塞的话就不会收到好几个重复的确认
- 所以发送方现在认为网络可能没有出现拥塞
- 考虑到如果网络出现拥塞的话就不会收到好几个重复的确认
- 算法：将 cwnd 设置为当前值的一半
- cwnd = cwnd/2
- ssthresh = cwnd
- 然后执行拥塞避免算法
