TCP三次握手
三次握手过程：
客户端——发送带有SYN标志的数据包——服务端 一次握手 Client进入syn_sent状态
服务端——发送带有SYN/ACK标志的数据包——客户端 二次握手 服务端进入syn_rcvd
客户端——发送带有ACK标志的数据包——服务端 三次握手 连接就进入Established状态
为什么三次：
主要是为了建立可靠的通信信道，保证客户端与服务端同时具备发送、接收数据的能力
为什么两次不行？
1、防止已失效的请求报文又传送到了服务端，建立了多余的链接，浪费资源
2、 两次握手只能保证单向连接是畅通的。（为了实现可靠数据传输， TCP 协议的通信双方， 都必须维 护一个序列号， 以标识发送出去的数据包中， 哪些是已经被对方收到的。 三次握手的过程即是通信双方 相互告知序列号起始值， 并确认对方已经收到了序列号起始值的必经步骤；如果只是两次握手， 至多只有连接发起方的起始序列号能被确认， 另一方选择的序列号则得不到确认）
TCP四次挥手过程
四次挥手过程：
客户端——发送带有FIN标志的数据包——服务端，关闭与服务端的连接 ，客户端进入FIN-WAIT-1状态
服务端收到这个 FIN，它发回⼀ 个 ACK，确认序号为收到的序号加1，服务端就进入了CLOSE-WAIT状态
服务端——发送⼀个FIN数据包——客户端，关闭与客户端的连接，客户端就进入FIN-WAIT-2状态
客户端收到这个 FIN，发回 ACK 报⽂确认，并将确认序号设置为收到序号加1，TIME-WAIT状态
为什么四次：
因为需要确保客户端与服务端的数据能够完成传输。
CLOSE-WAIT：
这种状态的含义其实是表示在等待关闭
TIME-WAIT：
为了解决网络的丢包和网络不稳定所带来的其他问题，确保连接方能在时间范围内，关闭自己的连接
如何查看TIME-WAIT状态的链接数量？
netstat -an |grep TIME_WAIT|wc -l 查看连接数等待time_wait状态连接数
为什么会TIME-WAIT过多？解决方法是怎样的？
可能原因： 高并发短连接的TCP服务器上，当服务器处理完请求后立刻按照主动正常关闭连接
解决： 负载均衡服务器；Web服务器首先关闭来自负载均衡服务器的连接
1、OSI与TCP/IP 模型
OSI七层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层
TCP/IP五层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层
2、常见网络服务分层
应用层：HTTP、SMTP、DNS、FTP
传输层：TCP 、UDP
网络层：ICMP 、IP、路由器、防火墙
数据链路层：网卡、网桥、交换机
物理层：中继器、集线器
3、TCP与UDP区别及场景
| 类型 | 特点 | 性能 | 应用过场景 | 首部字节 | |
|---|---|---|---|---|---|
| TCP | 面向连接、可靠、字节流 | 传输效率慢、所需资源多 | 文件、邮件传输 | 20-60 | |
| UDP | 无连接、不可靠、数据报文段 | 传输效率快、所需资源少 | 语音、视频、直播 | 8个字节 |
基于TCP的协议： HTTP、FTP、SMTP
基于UDP的协议： RIP、DNS、SNMP
4、TCP滑动窗口，拥塞控制
TCP通过： 应用数据分割、对数据包进行编号、校验和、流量控制、拥塞控制、超时重传等措施保证数据的可靠传输；
拥塞控制目的： 为了防止过多的数据注入到网络中，避免网络中的路由器、链路过载
拥塞控制过程： TCP维护一个拥塞窗口，该窗口随着网络拥塞程度动态变化，通过慢开始、拥塞避免等算法减少网络拥塞的发生。
5、TCP粘包原因和解决方法
TCP粘包是指：发送方发送的若干包数据到接收方接收时粘成一包
发送方原因：
TCP默认使用Nagle算法（主要作用：减少网络中报文段的数量）：
收集多个小分组，在一个确认到来时一起发送、导致发送方可能会出现粘包问题
接收方原因：
TCP将接收到的数据包保存在接收缓存里，如果TCP接收数据包到缓存的速度大于应用程序从缓存中读取数据包的速度，多个包就会被缓存，应用程序就有可能读取到多个首尾相接粘到一起的包。
解决粘包问题：
最本质原因在与接收对等方无法分辨消息与消息之间的边界在哪，通过使用某种方案给出边界，例如：
- 发送定长包。每个消息的大小都是一样的，接收方只要累计接收数据，直到数据等于一个定长的数值就将它作为一个消息。
- 包尾加上\r\n标记。FTP协议正是这么做的。但问题在于如果数据正文中也含有\r\n，则会误判为消息的边界。
- 包头加上包体长度。包头是定长的4个字节，说明了包体的长度。接收对等方先接收包体长度，依据包体长度来接收包体。
6、TCP、UDP报文格式
TCP报文格式：
源端口号和目的端口号：
用于寻找发端和收端应用进程。这两个值加上ip首部源端ip地址和目的端ip地址唯一确定一个tcp连接。
序号字段：
序号用来标识从T C P发端向T C P收端发送的数据字节流，它表示在这个报文段中的的第一个数据字节。如果将字节流看作在两个应用程序间的单向流动，则 T C P用序号对每个字节进行计数。序号是32 bit的无符号数，序号到达 2^32-1后又从0开始。
当建立一个新的连接时，SYN标志变1。序号字段包含由这个主机选择的该连接的初始序号ISN（Initial Sequence Number）。该主机要发送数据的第一个字节序号为这个ISN加1，因为SYN标志消耗了一个序号
确认序号：
既然每个传输的字节都被计数，确认序号包含发送确认的一端所期望收到的下一个序号。因此，确认序号应当是上次已成功收到数据字节序号加 1。只有ACK标志为 1时确认序号字段才有效。发送ACK无需任何代价，因为 32 bit的确认序号字段和A C K标志一样，总是T C P首部的一部分。因此，我们看到一旦一个连接建立起来，这个字段总是被设置， ACK标志也总是被设置为1。TCP为应用层提供全双工服务。这意味数据能在两个方向上独立地进行传输。因此，连接的每一端必须保持每个方向上的传输数据序号。
首都长度：
首部长度给出首部中 32 bit字的数目。需要这个值是因为任选字段的长度是可变的。这个字段占4 bit，因此T C P最多有6 0字节的首部。然而，没有任选字段，正常的长度是 2 0字节。
标志字段：在T C P首部中有 6个标志比特。它们中的多个可同时被设置为1. URG紧急指针（u rgent pointer）有效 ACK确认序号有效。 PSH接收方应该尽快将这个报文段交给应用层。 RST重建连接。 SYN同步序号用来发起一个连接。这个标志和下一个标志将在第 1 8章介绍。 FIN发端完成发送任务。
窗口大小：
T C P的流量控制由连接的每一端通过声明的窗口大小来提供。窗口大小为字节数，起始于确认序号字段指明的值，这个值是接收端期望接收的字节。窗口大小是一个 16 bit字段，因而窗口大小最大为 65535字节。
检验和：
检验和覆盖了整个的 T C P报文段：T C P首部和T C P数据。这是一个强制性的字段，一定是由发端计算和存储，并由收端进行验证。
紧急指针：
只有当URG标志置1时紧急指针才有效。紧急指针是一个正的偏移量，和序号字段中的值相加表示紧急数据最后一个字节的序号。 T C P的紧急方式是发送端向另一端发送紧急数据的一种方式。
选项：
最常见的可选字段是最长报文大小，又称为 MSS (Maximum Segment Size)。每个连接方通常都在通信的第一个报文段（为建立连接而设置 S Y N标志的那个段）中指明这个选项。它指明本端所能接收的最大长度的报文段。
UDP报文格式：
端口号：
用来表示发送和接受进程。由于 I P层已经把I P数据报分配给T C P或U D P（根据I P首部中协议字段值），因此T C P端口号由T C P来查看，而 U D P端口号由UDP来查看。T C P端口号与UDP端口号是相互独立的。
长度：
UDP长度字段指的是UDP首部和UDP数据的字节长度。该字段的最小值为 8字节（发送一份0字节的UDP数据报是 O K）。
检验和：
UDP检验和是一个端到端的检验和。它由发送端计算，然后由接收端验证。其目的是为了发现UDP首部和数据在发送端到接收端之间发生的任何改动。
IP报文格式： 普通的IP首部长为20个字节，除非含有可选项字段。
4位版本：
目前协议版本号是4，因此IP有时也称作IPV4.
4位首部长度：
首部长度指的是首部占32bit字的数目，包括任何选项。由于它是一个4比特字段，因此首部长度最长为60个字节。
服务类型（TOS） ：
服务类型字段包括一个3bit的优先权字段（现在已经被忽略），4bit的TOS子字段和1bit未用位必须置0。4bit的TOS分别代表：最小时延，最大吞吐量，最高可靠性和最小费用。4bit中只能置其中1比特。如果所有4bit均为0，那么就意味着是一般服务。
总长度：
总长度字段是指整个IP数据报的长度，以字节为单位。利用首部长度和总长度字段，就可以知道IP数据报中数据内容的起始位置和长度。由于该字段长16bit，所以IP数据报最长可达65535字节。当数据报被分片时，该字段的值也随着变化。
标识字段：
标识字段唯一地标识主机发送的每一份数据报。通常每发送一份报文它的值就会加1。
生存时间：
TTL（time-to-live）生存时间字段设置了数据报可以经过的最多路由器数。它指定了数据报的生存时间。TTL的初始值由源主机设置（通常为 3 2或6 4），一旦经过一个处理它的路由器，它的值就减去 1。当该字段的值为 0时，数据报就被丢弃，并发送 ICMP 报文通知源主机。
首部检验和：
首部检验和字段是根据 I P首部计算的检验和码。它不对首部后面的数据进行计算。 ICMP、IGMP、UDP和TCP在它们各自的首部中均含有同时覆盖首部和数据检验和码。
以太网报文格式：
目的地址和源地址：
是指网卡的硬件地址（也叫MAC 地址），长度是48 位，是在网卡出厂时固化的。
数据：
以太网帧中的数据长度规定最小46 字节，最大1500 字节，ARP 和RARP 数据包的长度不够46 字节，要在后面补填充位。最大值1500 称为以太网的最大传输单元（MTU），不同的网络类型有不同的MTU，如果一个数据包从以太网路由到拨号链路上，数据包度大于拨号链路的MTU了，则需要对数据包进行分片fragmentation）。ifconfig 命令的输出中也有“MTU:1500”。注意，MTU 个概念指数据帧中有效载荷的最大长度，不包括帧首部的长度。