计算机网络重要问题总结

基础

1.说下计算机网络体系结构

计算机网络体系结构通过复杂的网络通信分为不同的层次，来实现交互化的目的。常见的模型分为OSI七层模型，tcp/ip四层模型和五层体系结构

OSI是理论上的网络通信模型，TCP/IP是实际应用层面的网络通信模型，五层结构是为了方便理解和记忆

OSI七层模型是一个网络架构模型，由国际标准化祖师提出，用于描述和标准化各种计算机网络的功能和过程。这七层分别是
应用层：最靠近用户的层，负责处理特定的应用程序细节。这一层提供了网络服务和用户应用软件之间的接口，例如web浏览器,ftp客户端和服务器，电子邮件客户端等等。

表示层：确保一个系统发送的信息可以被另一个系统的应用层读取。负责数据的转换压缩和加密。例如，确保数据从一种编码格式转换为另一种。ASCII->EBCDIC

会话层:管理用户的会话，空网络上两节点之间的对话和数据交换的管理。负责建立维护和终止会话。例如建立一个回鹘令牌，以便在网络上两个节点进行传递。

传输层：提供端到端的通信服务，保证数据的完整性和正确顺序。这一层包括TCP和UDP等。

网络层：负责在多个网络之间进行数据传输，确保数据能够在复杂的网络结构中找到源到目的地的最佳路径，这层使用的是IP协议

数据链路层：在物理连接中提供可靠的传输，负责建立和维护两个相邻节点的链路。包括帧同步,MAC

物理层:负责在物理媒介上实现原始的数据传输，比如电缆光缆和无线信号传输。涉及的内容包括电压，接口，针脚，电缆的规格和传输速率等。

TCP/IP协议四层模型是互联网通信的核心，定义了一系列协议和标准，确保设备间可以可靠地进行数据传输。

应用层：直接面向用户和应用程序，提供各种网络服务。它包含了用于特定应用的协议和服务，如 HTTP（HyperText Transfer Protocol）、FTP（File Transfer Protocol）、SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）等。

传输层：提供端到端的通信服务，确保数据可靠传输。它负责分段数据、流量控制、错误检测和纠正。常见的传输层协议有 TCP 和 UDP。

网络层：负责在不同网络之间路由数据包，提供逻辑地址（IP 地址）和网络寻址功能。用于处理数据包的分组、转发和路由选择，确保数据可以从源端传输到目标端。

网络接口层：负责将数字信号在物理通道（网线）中准确传输，定义了如何在单一网络链路上传输数据，如何处理数据帧的发送和接收，包括物理地址（MAC 地址）的解析。

五层结构体系

对 OSI 和 TCP/IP 的折衷，它保留了 TCP/IP 的实用性，同时提供了比四层模型更细致的分层，便于教学和理解网络的各个方面。

  • 应用层：作为网络服务和最终用户之间的接口。它提供了一系列供应用程序使用的协议，如 HTTP（网页）、FTP（文件传输）、SMTP（邮件传输）等。使用户的应用程序可以访问网络服务。
  • 传输层：提供进程到进程的通信管理，这一层确保数据按顺序、无错误地传输。主要协议包括 TCP 和 UDP。
  • 网络层：负责数据包从源到目的地的传输和路由选择，包括跨越多个网络（即互联网）。它使用逻辑地址（如 IP 地址）来唯一标识设备。路由器是网络层设备。
  • 数据链路层：确保从一个节点到另一个节点的可靠、有效的数据传输。交换机、网桥是数据链路层设备。
  • 物理层：电缆、光纤、无线电频谱、网络适配器等

TCP的三次握手和四次挥手在哪一层？

三次握手和四次挥手都是工作在传输层。传输层（Transport Layer）是 OSI 模型的第四层，负责提供端到端的通信服务，包括数据传输的建立、维护和终止。

TCP作为一种面向连接的协议，通过三次握手建立连接，通过四次挥手终止连接，确保数据传输的可靠性和完整性。

将一下计算机网络？

计算机网络是指将多台计算机通过通信设备互联起来，实现资源共享和信息传递的系统。

2.说一下每层对应的网络协议有哪些

3.数据在各层之中时怎么传输的

对发送方而言，从上层到下层层层包装，对于接受方来说，从下层到上层层层解开包装。

  • 发送方的应用进程向接受方的应用进程传送数据
  • AP 先将数据交给本主机的应用层，应用层加上本层的控制信息 H5 就变成了下一层的数据单元
  • 传输层收到这个数据单元后，加上本层的控制信息 H4，再交给网络层，成为网络层的数据单元
  • 到了数据链路层，控制信息被分成两部分，分别加到本层数据单元的首部（H2）和尾部（T2）
  • 最后的物理层，进行比特流的传输

网络综合

4.从浏览器地址栏输入url到显示网页的过程

过程包括多个步骤，涵盖了 DNS 解析、TCP 连接、发送 HTTP 请求、服务器处理请求并返回 HTTP 响应、浏览器处理响应并渲染页面等多个环节。

  1. DNS 解析：浏览器会发起一个 DNS 请求到 DNS 服务器，将域名解析为服务器的 IP 地址。
  2. TCP 连接：浏览器通过解析得到的 IP 地址与服务器建立 TCP 连接。这一步涉及到 TCP 的三次握手，用于确保双方都已经准备好进行数据传输了。
  3. 发送 HTTP 请求：浏览器构建 HTTP 请求，包括请求行、请求头和请求体；然后将请求发送到服务器。
  4. 服务器处理请求：服务器接收到 HTTP 请求后，根据请求的资源路径，经过后端处理，生成 HTTP 响应消息；响应消息包括状态行、响应头和响应体。
  5. 浏览器接收 HTTP 响应：浏览器接收到服务器返回的 HTTP 响应数据后，开始解析响应体中的 HTML 内容；然后构建 DOM 树、解析 CSS 和 JavaScript 文件等，最终渲染页面。
  6. 断开连接：TCP 四次挥手，连接结束

各个过程用了哪些协议：

DNS解析：DNS协议

剩下的步骤：TCP协议，IP协议，OPSF协议

ARP协议，HTTP协议

5.DNS解析的过程

DNS是域名解析系统，可以将域名映射到对应的IP地址上，

比如说我们访问 www.tokenlen.top，实际上访问的是我在阿里云上一台丐版服务器，它的 IP 地址是 xxx.xxx.xxx.xxx。

当然也可以直接使用IP地址来访问，但是IP地址不太好记。

域名到IP的映射就需要DNS来完成

DNS解析过程：

6.webSOCKET和Socket的区别

Socket=IP+端口+协议

是一套标准，完成了对TCP/IP的高度封装，屏蔽网络细节，以便更好的网络编程

webSocket是一个持久化的协议，伴随H5而出的协议，用来解决

http不支持持久化连接的问题

Socket是一个网络编程的标准接口，webSocket则是应用层通信协议

7.常见的端口及其对应的服务

port server

21 ftp

22 ssh

23 telent

53 dns

80 http

443 https

1080 sockets

3306 mysql

5524 alist

8080 测试端口

HTTP

8.http常用的状态码及其意义

1xx：成功，需要进一步操作,100 continue

2xx:成功，200ok完成 204缺少一部分body

3xx:重定向 301 永久重定向,302临时重定向

4xx:客户端有问题,404资源不存在，403没有权限访问

5xx:服务器有问题，500服务器内部问题，502网关或者代理出了问题，504网关超时

9.http请求

get：获取数据，是幂等的，不能发送太多，限制2kb

post:提交数据，不是幂等的，发送一般不限制

delete:删除指定的资源

put:更新指定的资源

herd:类似get请求，返回响应中没有具体的内容，获取报头。用于检查资源资源是否存在，验证资源的更新时间等等

options:获取服务器支持的Http方法

trace:回显服务器收到的请求，用于测试

connect:建立一个到目标资源的隧道，用于客户端和服务器之间进行加密的隧道传输。

10.get和post请求的区别

get主要用于获取数据，参数附加在url栏中，存在长度限制,2kb，这个长度限制不是url的限制而是服务器的限制，是针对整个url的限制，而不是对数据部分的限制，容易被浏览器缓存，有安全风险，post用于提交数据，参数放在请求体中,适合提交大量或者敏感的数据。

get请求是幂等的，多次提交不会改变服务器状态，post请求不是幂等的，可能会对服务器数据有影响。

11.http请求的过程和原理

http是基于tcp/ip协议的应用层协议，使用tcp作为传输层协议，通过建立tcp连接来传输数据

http遵循标准的客户端-服务器模型，客户端打开连接发出请求，然后等待服务器返回的响应

  • 在浏览器输入 URL 后，浏览器首先会通过 DNS 解析获取到服务器的 IP 地址，然后与服务器建立 TCP 连接。
  • TCP 连接建立后，浏览器会向服务器发送 HTTP 请求。
  • 服务器收到请求后，会根据请求的信息处理请求。
  • 处理完请求后，服务器会返回一个 HTTP 响应给浏览器。
  • 浏览器收到响应后，会根据响应的信息渲染页面。然后，浏览器和服务器断开 TCP 连接。

客户端发送一个请求到服务器，服务器处理请求并返回一个响应。这个过程是同步的，也就是说，客户端在发送请求后必须等待服务器的响应。在等待响应的过程中，客户端不会发送其他请求。

利用多线程来下载一个数据

可以采用分块下载的策略，首先使用head来获取文件的总大小，然后根据文件大小和线程数，将文件进行切割，每个线程负责下载一个特定范围的数据

可以通过设置http请求头的range字段指定下载的字节区间

例如，Range: bytes=0-1023 表示下载文件的前 1024 字节。

最后启动多线程下载。

12.http的报文结构

http的报文结构分为请求报文和响应报文

都包含了起始行，头部，和消息正文

请求报文：

请求报文由请求行，请求头部，空行和消息正文组成

1
2
3
4
GET /index.html HTTP/1.1
Host: www.javabetter.cn
Accept: text/html
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/58.0.3029.110 Safari/537.3

GET /index.html HTTP/1.1请求行，包括请求url和http协议的版本

请求头部包含请求的附加信息：

  • Host: www.javabetter.cn，表示请求的主机名（域名）
  • Accept: text/html，表示客户端可以接收的媒体类型
  • User-Agent: Mozilla/5.0，表示客户端的浏览器类型
  • Range：用于指定请求内容的范围，如断点续传时表示请求的字节范围。

请求头部和消息正文之间有一个空行，表示请求头部结束

消息正文是可选的，如post请求中的表单数据，get请求没有正文

响应报文：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
HTTP/1.0 200 OK
Content-Type: text/plain
Content-Length: 137582
Expires: Thu, 05 Dec 1997 16:00:00 GMT
Last-Modified: Wed, 5 August 1996 15:55:28 GMT
Server: Apache 0.84
<html>
  <body>mengnankk</body>
</html>

状态行：包括http协议的方法，状态码，和消息状态

响应头部：

  • Content-Type: text/plain，表示响应的内容类型
  • Content-Length: 137582，表示响应的内容长度
  • Expires: Thu, 05 Dec 1997 16:00:00 GMT，表示资源的过期时间
  • Last-Modified: Wed, 5 August 1996 15:55:28 GMT，表示资源的最后修改时间
  • Server: Apache 0.84，表示服务器类型

空行：表示响应头部结束

消息正文：响应的具体内容，例如html界面，不是所有的响应都有正文消息，例如204(没有响应中的body)

13.url和uri有什么区别

URI：统一资源标识符(Uniform Resource Identifier， URI)，标识的是 Web 上每一种可用的资源，如 HTML 文档、图像、视频片段、程序等都是由一个 URI 进行标识的。

URL：统一资源定位符（Uniform Resource Location），它是 URI 的一种子集，主要作用是提供资源的路径。

URL 除了提供了资源的标识，还提供了资源访问的方式。这么比喻，URI 像是身份证，可以唯一标识一个人，而 URL 更像一个住址，可以通过 URL 找到这个人——人类住址协议://地球/中国/北京市/海淀区/xx 职业技术学院/14 号宿舍楼/525 号寝/张三.男。

15.http长连接

在Http中，长连接是指客户端和服务器在完成一次http通信后，连接不会立即断开，而是保留连接以供后序使用

这种机制可以减少了频繁建立和关闭连接的开销

设置长连接：通过 Connection: keep-alive 实现。在 HTTP/1.1 中，长连接是默认开启的。

超时：

http一般会有httpd守护进程，里面可以设置keep-alive timeout，当tcp连接闲置超过这个时间就会关闭，也可以在http里的header里设置超时时间

TCP 的 keep-alive 包含三个参数，支持在系统内核的 net.ipv4 里面设置；当 TCP 连接之后，闲置了 tcp_keepalive_time，则会发生侦测包，如果没有收到对方的 ACK，那么会每隔 tcp_keepalive_intvl 再发一次，直到发送了 tcp_keepalive_probes，就会丢弃该连接。

1
2
3
1. tcp_keepalive_intvl = 15
2. tcp_keepalive_probes = 5
3. tcp_keepalive_time = 1800

16.http和https的区别

https是http的增强版，是在http的基础上加入了ssl/tls协议，确保数据在传输过程中是加密的

http的默认端口是80,url以http://开头,https默认端口是443,url以https://开头

https基于传输层，http基于应用层

https在浏览器显示绿色安全锁，http则没有

17.https连接的建立过程

  1. 客户端向服务器发送请求
  2. 服务器接收到请求后，返回自己的数字证书，包含了公匙，颁发机构等
  3. 客户端接收到服务器的证书后，验证证书的合法性，如果合法，会生成一个随机码，然后用服务器的公匙加密整个随机码，然后发送给服务器
  4. 服务器收到会话密钥后，用私钥解密，得到会话密钥
  5. 客户端和服务器通过会吗密码对通信内容进行加密，然后传输

通信内容被截取，没有会话密钥，无法解密。新的连接建立后，生成的密钥是新的

url会被https加密吗？

https会加密url，因为url是http头部的一部分。但是完整的url可能会在web服务器的日志中记录，浏览器中也是可以看到的。所以敏感信息不应该通过url来传输

中间人攻击？

攻击者可以在通信的两端插入自己，以窃取通信双方的信息。

中间人攻击是一个缺乏相互认证的攻击，因此大多数加密协议都会专门加入一些特殊的认证方法，以防止中间人攻击。像 SSL 协议，就是通过验证服务器的数字证书，是否由 CA（权威的受信任的数字证书认证机构）签发，来防止中间人攻击的

http如何保证建立的信道是安全的？

通过 SSL/TLS 协议的多层次安全机制，首先在握手阶段，客户端和服务器使用得是非对称加密，生成的会话密钥只有服务器的私钥才能解密，而私钥只有服务器持有。

18.如何理解http是无状态的

http协议是无状态的，表明每个http请求都是独立的，服务器不会保留任何关于客户端请求的历史信息

  • 每个 HTTP 请求都包含了所必须的信息，服务器在处理当前请求时，不依赖于之前的任何请求信息。
  • 服务器不会记录任何客户端请求的状态，每次请求都像是第一次与服务器通信。

维持记录状态

cookies：服务器通过 Set-Cookie 响应头将状态信息存储在客户端，客户端在后续请求中发送该 Cookie 以维持状态。

session：服务器生成一个唯一的会话 ID，存储在 Cookie 中，并在服务器端维护与该会话 ID 关联的状态信息。

token：使用 JWT（JSON Web Token）等机制在客户端存储状态信息，客户端在每次请求中发送该 Token。

tcp

19.详细说一下tcp的三次握手机制

第一次握手：客户端将TCP报文标志位SYN置为1，随机产生一个序号值seq=J，保存在TCP首部的序列号字段里，指明客户端打算连接的服务器的端口，并将该数据包发送给服务器端，发送完毕后，客户端进入SYN_SENT状态，等待服务器端确认。

第二次握手：服务器端收到数据包后由标志位SYN=1知道客户端请求建立连接，服务器端将TCP报文标志位SYN和ACK都置为1，ack=J+1，随机产生一个序号值seq=K，并将该数据包发送给客户端以确认连接请求，服务器端进入SYN_RCVD状态。

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。

服务器发送完SYN－ACK包，如果未收到客户确认包，服务器进行首次重传，等待一段时间仍未收到客户确认包，进行第二次重传，如果重传次数超过系统规定的最大重传次数，系统将该连接信息从半连接队列中删除。

第三次握手：客户端收到确认后，检查ack是否为J+1，ACK是否为1，如果正确则将标志位ACK置为1，ack=K+1，并将该数据包发送给服务器端，服务器端检查ack是否为K+1，ACK是否为1，如果正确则连接建立成功，客户端和服务器端进入ESTABLISHED状态，完成三次握手，随后客户端与服务器端之间可以开始传输数据了。

全连接队列就是三次握手已经完成了，建立起的连接就会放到全连接队列里，队列满了就会出现丢包。

其实第三次握手的时候，是可以携带数据的，也就是说，第一次、第二次握手不可以携带数据，而第三次握手是可以携带数据的。

其中上面的ack和ACK不是同一个概念

  • 小写的ack代表的是头部的确认号Acknowledge number， 缩写ack，是对上一个包的序号进行确认的号，ack=seq+1。
  • 大写的ACK，则是我们上面说的TCP首部的标志位，用于标志的TCP包是否对上一个包进行了确认操作，如果确认了，则把ACK标志位设置成1。

说说SYN的概念

SYN是TCP 协议中用来建立连接的一个标志位，全称为 Synchronize Sequence Numbers，也就是同步序列编号。

不仅确保了序列号的同步，使得后续的数据能够有序传输，还能防止旧的报文段被误认为是新连接。

泛洪攻击

是一种常见的 DoS（拒绝服务）攻击，攻击者会发送大量的伪造的 TCP 连接请求，导致服务器资源耗尽，无法处理正常的连接请求。

半连接服务拒绝，也称为 SYN 洪泛攻击或 SYN Flood。

所谓的半连接就是指在 TCP 的三次握手过程中，当服务器接收到来自客户端的第一个 SYN 包后，它会回复一个 SYN-ACK 包，此时连接处于“半开”状态，因为连接的建立还需要客户端发送最后一个 ACK 包。

在收到最后的 ACK 包之前，服务器会为这个尚未完成的连接分配一定的资源，并在它的队列中保留这个连接的位置。

解决方法：

重新设计 TCP 的连接建立过程，可以考虑引入 SYN cookies，这种技术通过在 SYN-ACK 响应中编码连接信息，从而在不占用大量资源的情况下验证客户端。

20.tcp握手为什么是三次？

使用三次握手可以建立一个可靠的连接，确保双方都知道对方已经准备好通信，同步双方的序列号，保证数据包的顺序和完整。

为什么不能是两次？

  • 防止客户端一直在等待
  • 防止客户端已经将失效的连接请求传输到服务器

21.三次握手中每一次没收到报文会发生什么情况

第一次：第一次握手服务端未收到 SYN 报文

服务器不会进行任何的动作，如果客户端没收到发来的SYN-ACK包的话，等待一段时间后，会重新发送SYN报文，如果仍然没有回复，会重复这个过程。知道发送次数超过最大重传次数之后，返回连接建立失败。

第二次：第二次握手客户端未收到服务端响应的 ACK 报文

客户端会继续重传，服务端会阻塞在accpet()处，等待客户端发送ACK报文

第三次：第三次握手服务端为收到客户端发送过来的 ACK 报文

服务器同样会采用类似客户端的超时重传机制，如果重试次数超过限制，则 accept()调用返回-1，服务端建立连接失败；而此时客户端认为自己已经建立连接成功，因此开始向服务端发送数据，但是服务端的 accept()系统调用已经返回，此时不在监听状态，因此服务端接收到客户端发送来的数据时会发送 RST 报文给客户端，消除客户端单方面建立连接的状态。

22.第二次握手回传了ACK为什么还要传回SYN

ACK是为了告诉客户端传输的数据已经接受无误

SYN是为了告诉客户端，服务器响应的确实是客户端发送的报文。

23.TCP半连接

TCP 半连接指的是在 TCP 三次握手过程中，服务器接收到了客户端的 SYN 包，但还没有完成第三次握手，此时的连接处于一种未完全建立的状态。

就是第二次握手完成后，但是第三次握手还没完成

如果服务器回复了 SYN-ACK，但客户端还没有回复 ACK，该连接将一直保留在半连接队列中，直到超时或被拒绝。

半连接队列

TCP 进入三次握手前，服务端会从 CLOSED 状态变为 LISTEN 状态, 同时在内部创建了两个队列：半连接队列（SYN 队列）和全连接队列（ACCEPT 队列）。

顾名思义，半连接队列存放的是三次握手未完成的连接，全连接队列存放的是完成三次握手的连接。

  • TCP 三次握手时，客户端发送 SYN 到服务端，服务端收到之后，便回复 ACK 和 SYN，状态由 LISTEN 变为 SYN_RCVD，此时这个连接就被推入了 SYN 队列，即半连接队列。
  • 当客户端回复 ACK, 服务端接收后，三次握手就完成了。这时连接会等待被具体的应用取走，在被取走之前，它被推入 ACCEPT 队列，即全连接队列。

SYN FLood

SYN Flood 是一种典型的 DDos 攻击，它在短时间内，伪造不存在的 IP 地址, 向服务器发送大量 SYN 报文。当服务器回复 SYN+ACK 报文后，不会收到 ACK 回应报文，那么 SYN 队列里的连接旧不会出对队，久⽽久之就会占满服务端的 SYN 接收队列（半连接队列），使得服务器不能为正常⽤户服务。

应对方案：

主要有 syn cookie 和 SYN Proxy 防火墙等。

  • syn cookie：在收到 SYN 包后，服务器根据一定的方法，以数据包的源地址、端口等信息为参数计算出一个 cookie 值作为自己的 SYNACK 包的序列号，回复 SYN+ACK 后，服务器并不立即分配资源进行处理，等收到发送方的 ACK 包后，重新根据数据包的源地址、端口计算该包中的确认序列号是否正确，如果正确则建立连接，否则丢弃该包。
  • SYN Proxy 防火墙：服务器防火墙会对收到的每一个 SYN 报文进行代理和回应，并保持半连接。等发送方将 ACK 包返回后，再重新构造 SYN 包发到服务器，建立真正的 TCP 连接。

24.TCP四次挥手的过程

第一次挥手：客户端向服务器发送一个FIN结束报文，表示客户端没有数据可以发送了，但仍然可以接受数据，客户端进入FIN-WAIT-1状态

第二次挥手：服务器接受到FIN报文后，向客户端发送一个ACK报文，表示已经接受到客户端的FIN请求，服务器进入CLOSE-WAIT状态，客户端进入FIN-WAIT-2状态

第三次挥手：服务器向客户端发送一个FIN请求，表示服务器也没有数据要发送了，服务器进入LAST-ACK状态

第四次挥手：客户端接收到FIN报文后，向服务器发送一个ACK请求，确认已经接受到服务器的FIN请求，客户端进入TIME-WAIT状态，等等一段时间后确保服务器接受到ACK请求，服务器收到ACK报文后进入CLOSE状态，客户端等待一段时间（2MSL）后进入CLOSE状态。

25.为什么需要挥手四次

TCP 是全双工通信协议，数据的发送和接收需要两次一来一回，也就是四次，来确保双方都能正确关闭连接。

MSL：报文段最大生存时间，它是任何报文段被丢弃前在网络内的最长时间。

为了保证客户端发送的最后一个 ACK 报文段能够到达服务端。 这个 ACK 报文段有可能丢失，因而使处在 LAST-ACK 状态的服务端就收不到对已发送的 FIN + ACK 报文段的确认。服务端会超时重传这个 FIN+ACK 报文段，而客户端就能在 2MSL 时间内（超时 + 1MSL 传输）收到这个重传的 FIN+ACK 报文段。接着客户端重传一次确认，重新启动 2MSL 计时器。最后，客户端和服务器都正常进入到 CLOSED 状态。

2. 防止已失效的连接请求报文段出现在本连接中。客户端在发送完最后一个 ACK 报文段后，再经过时间 2MSL，就可以使本连接持续的时间内所产生的所有报文段都从网络中消失。这样就可以使下一个连接中不会出现这种旧的连接请求报文段。

等待 2 倍的 MSL，⽐较合理的解释是：⽹络中可能存在来⾃发送⽅的数据包，当这些发送⽅的数据包被接收⽅处理后⼜会向对⽅发送响应，所以⼀来⼀回需要等待 2 倍的时间。

26.保活计时器有什么用

除去时间等待器以外，TCP 还有一个保活计时器（keepalive timer）。

服务器每收到一次客户端的数据，就重新设置保活计时器，时间的设置通常是两个小时。若两个小时都没有收到客户端的数据，服务端就发送一个探测报文段，以后则每隔 75 秒钟发送一次。若连续发送 10 个探测报文段后仍然无客户端的响应，服务端就认为客户端出了故障，接着就关闭这个连接。

简单点理解就是检测客户端是否存活的一个计时器，设定好时间。

27.close-wait和time-wait的状态和意义

close-wait：

服务端收到客户端关闭连接的请求并确认之后，就会进入 CLOSE-WAIT 状态。此时服务端可能还有一些数据没有传输完成，因此不能立即关闭连接，而 CLOSE-WAIT 状态就是为了保证服务端在关闭连接之前将待发送的数据处理完。

time-wait：

time-wait发生在第四次挥手，当客户端在发送 ACK 确认对方的 FIN 报文后，会进入 TIME_WAIT 状态。

  • 在 TIME_WAIT 状态中，客户端可以重新发送 ACK 确保对方正常关闭连接。
  • 在 TIME_WAIT 持续的 2MSL 时间后，确保旧数据包完全消失，避免它们干扰未来建立的新连接。

28.time-wait状态过多会导致什么问题

如果服务器有处于 TIME-WAIT 状态的 TCP，则说明是由服务器⽅主动发起的断开请求。

过多的time-wait有两种危害：

一是内存资源占⽤；

第⼆是对端⼝资源的占⽤，⼀个 TCP 连接⾄少消耗⼀个本地端⼝；

如何解决：

  • 服务器可以设置 SO_REUSEADDR 套接字来通知内核，如果端口被占用，但是 TCP 连接位于 TIME_WAIT 状态时可以重用端口。
  • 还可以使用长连接的方式来减少 TCP 的连接和断开，在长连接的业务里往往不需要考虑 TIME_WAIT 状态。

30.tcp报文头部的格式

TCP 报文段主要由报文段头部（Header）和数据两部分组成。头部包含了确保数据可靠传输所需的各种控制信息，比如说序列号、确认号、窗口大小等。

  • 源端口号（Source Port）：16 位（2 个字节），用于标识发送端的应用程序。
  • 目标端口号（Destination Port）：也是 16 位，用于标识接收端的应用程序。
  • 序列号（Sequence Number）：32 位，用于标识从 TCP 发送者发送的数据字节流中的第一个字节的顺序号。确保数据按顺序接收。
  • 确认号（Acknowledgment Number）：32 位，如果 ACK 标志被设置，则该字段包含发送确认的序列号，即接收 TCP 希望收到的下一个序列号。
  • 数据偏移（Data Offset）：4 位，表示 TCP 报文头部的长度，用于指示数据开始的位置。
  • 保留（Reserved）：6 位，为将来使用预留，目前必须置为 0。
  • 控制位（Flags）：共 6 位，包括 URG（紧急指针字段是否有效）、ACK（确认字段是否有效）、PSH（提示接收端应该尽快将这个报文段交给应用层）、RST（重置连接）、SYN（同步序号，用于建立连接）、FIN（结束发送数据）。
  • 窗口大小（Window）：16 位，用于流量控制，表示接收端还能接收的数据的字节数（基于接收缓冲区的大小）。
  • 校验和（Checksum）：16 位，覆盖整个 TCP 报文段（包括 TCP 头部、数据和一个伪头部）的校验和，用于检测数据在传输过程中的任何变化。
  • 紧急指针（Urgent Pointer）：16 位，只有当 URG 控制位被设置时才有效，指出在报文段中有紧急数据的位置。

31.tcp为什么是可靠的

首先通过三次握手和四次挥手来保证连接的可靠性，然后通过校验和、序列号、确认应答、超时重传、滑动窗口等机制来保证数据的可靠传输。

校验和：

TCP 报文段包括一个校验和字段，用于检测报文段在传输过程中的变化。如果接收方检测到校验和错误，就会丢弃这个报文段。

序列号:

TCP 将数据分成多个小段，每段数据都有唯一的序列号，以确保数据包的顺序传输和完整性。同时，发送方如果没有收到接收方的确认应答，会重传数据。

流量控制：

接收方会发送窗口大小告诉发送方它的接收能力。发送方会根据窗口大小调整发送速度，避免网络拥塞。

超时重传：

如果发送方发送的数据包超过了最大生存时间，接收方还没有收到，发送方会重传数据包以保证丢失数据重新传输。

拥塞控制：

TCP 会采用慢启动的策略，一开始发的少，然后逐步增加，当检测到网络拥塞时，会降低发送速率。在网络拥塞缓解后，传输速率也会自动恢复。