TCP/IP之知识点梳理

kangzhiheng
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网络原理

简单介绍一下TCP三次握手。

TCP协议是一个面向连接的服务，具有可靠性的保证，主要体现在TCP建立时的三次握手过程。具体过程如下，客户端A想要跟服务器B通信（SYN为同步位，ACK为确认位，ack为确认号，ACK和ack要同时出现，seq为序列号）：
- 第一次握手：此时服务器端B处于LISTEN状态，客户端A向主机端B发送连接请求报文段，即
  
  SYN=1，seq=x(随机)
  
  注意seq是32位（4个字节），此时客户端进入SYN_SENT状态；
- 第二次握手：服务器端B收到信号后，为该TCP分配缓存和变量，并向客户端A发送确认报文段，允许连接，即
  
  SYN=1，ACK=1，seq=y(随机),ack=x+1（x包括x之前的数据都接收到了，现在期待下一次报文段发送的第一个字节是x+1）
  
  此时服务器端进入SYN_RECV状态；
- 第三次握手：客户端为该TCP分配缓存和变量，并向服务器端发送确认的确认包，可以携带数据，即
  
  ``SYN=0，ACK=1，seq=x+1，ack=y+1`
  
  此时客户端和服务器端都进入ESTAB-LISTEN状态；
三次握手连接完毕，可以发送数据了。
TCP三次握手，客户端和服务器端都为TCP分配了缓存和变量，会产生SYN洪泛攻击的现象。
- SYN洪泛攻击：攻击者在第一次握手时，发送SYN包，服务器会返回ACK包，此时攻击者不进行确认，这个TCP连接处于挂起状态，也就是半连接状态。攻击者不断重复这些操作，造成服务器大量的资源浪费，消耗CPU和内存。
- 解决方法：SYN cookie
简单介绍一下TCP释放过程（四次挥手）

参与一条TCP连接的两个进程都可以终止该连接，连接结束后，主机中的资源（缓存和变量）都会被释放。

假设客户端想要停止通信，此时客户端和服务器端都处于ESTAB-LISTEN状态。FIN为结束位，
- 第一次挥手：客户端发送连接释放报文段，停止发送数据，主动关闭TCP连接，连接释放报文段包括：
  
  FIN=1，seq=u
  
  此时客户端进入FIN-WAIT-1状态；
- 第二次挥手：服务端回送一个确认报文段，客户端到服务器端这个方向的连接就释放了，次数处于半连接状态，确认报文段包括：
  
  ACK=1，seq=v，ack=u+1
  
  此时如果服务器端还单方向上与客户端进行数据传送，则处于CLOSE-WAIT状态。
- 第三次挥手：客户端接受到服务器的确认报文段后，也不用予以回复，因为客户端单方面结束通话了，进入FIN_WAIT-2状态。服务器端发完数据后，就发出连接释放报文段，主动关闭TCP连接。连接释放报文段包括：
  
  FIN=1，ACK=1，seq=w，ack=u+1
  
  注意到第二次挥手和第三次挥手里的ack报文段都是u+1，是因为服务端期望客户端下一次发送来的数据首部是u+1，但是客户端已经关闭连接了，所以第二次挥手和第三次挥手里的ack报文段不变。
  
  此时服务器端处于LAST-ACK状态。
- 第四次挥手：客户端回复一个确认报文段，即
  
  ACK=1，seq=u+1，ack=w+1
  
  服务器进入CLOSED状态。但是客户端并不会在发送确认报文段之后立即进入关闭状态，而是进入TIME-WAIT状态，大约是2MSL（报文最大生存周期），才会进入CLOSED状态。
  
  等待2MSL的原因：
  
  如果服务器没有收到第四次握手发的确认报文端，那么客户端就一直收不到服务器端的连接释放报文段，服务器就会一直发送，进入不了关闭状态。
怎么才能认为TCP要开始建立连接了？

控制位除了SYN=1，其它位都是0。
TCP建立连接需要三次握手，两次可以吗？

答：防止已经失效的连接出现在本次连接中。
TCP可靠性

检验和、序列号、确认应答、重发控制、连接管理和窗口机制实现可靠性传输；
URL输入到浏览器后发生了什么？
- DNS域名解析
- 建立TCP连接
- 发送HTTP请求
- 服务器处理请求并返回HTTP报文
- 浏览器解析渲染界面
- 连接结束
TCP滑动窗口

滑动窗口概念不仅存在于数据链路层，也存在于传输层 。
网络IO模型

知识梳理：

IO（Input/Output，输入输出）是计算机体系中重要的一部分。

两种操作：同步IO和异步IO。
- 同步IO：必须等待IO操作完成后，控制权蔡返回给用户进程；
- 异步IO：无需等待IO操作完成，就将控制权返回给用户进程；
4种网络IO模型：
- 阻塞IO模型：阻塞是指IO操作需要彻底完成后才返回到用户空间；
- 非阻塞IO模型：被调用后立即返回给用户一个状态值，不需要等待IO操作彻底完成；
- 多路IO复用模型：
- 异步IO模型：
epoll与select区别：

select的句柄数目受限，在linux/posix_types.h头文件有这样的声明：#define __FD_SETSIZE 1024 表示select最多同时监听1024个fd（文件描述符）。而epoll没有，它的限制是最大的打开文件句柄数目；
epoll的最大好处是不会随着FD的数目增长而降低效率，在selec中采用轮询处理，其中的数据结构类似一个数组的数据结构，而epoll是维护一个队列，直接看队列是不是空就可以了。

查看协议

cat /etc/services

查询及设置网卡参数的命令

ifconfig     // 命令被用于配置和显示Linux内核中网络接口的网络参数，显示网络接口
ethtool em0  // em0为服务器接口

windows查看任务列表

tasklist

查看端口号和协议

netstat -nt

查看服务器哪些程序是监听状态

ss -ntul

标记为为大写ACK，小写ack为确认号

超时重传相关的两个参数：

查看低层IP接管TCP最少执行的重传次数：

cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_retries1

连接放弃前TCP最多执行的重传次数：
```
cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_retries2
```

ping命令

ping www.baidu.com -s 65507    // 65507表示包，包越大，网络的负载越大，看看是否丢包，判断一个网络的稳定性
// ping默认是发一个包，回一个包

DOS攻击

ping IPaddress -s 65507 -f     // 暴力发包，尽CPU所能向对方发包，而不等待回应

ICIP协议 ——> ping命令

ARP基于信任机制，谁回应就信任谁

arp -n    // IP地址与MAC地址相对应

TCP/IP

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