⛳ TCP 协议面试题

⛳ TCP 协议面试题

一、为什么关闭连接的需要四次挥⼿，⽽建⽴连接却只要三次握⼿呢？

​ 关闭连接时，被动断开⽅在收到对⽅的FIN结束请求报⽂时，很可能业务数据没有发送完成，并不能⽴即关闭连接，被动⽅只能先回复⼀个ACK响应报⽂，告诉主动断开⽅： “你发的FIN报⽂我收到了，只有等到我所有的业务报⽂都发送完了，我才能真正的结 束，在结束之前，我会发你FIN+ACK报⽂的，你先等着”。所以，被动断开⽅的确认报⽂，需要拆开成为两步，故总体就需要四步挥⼿。

​ ⽽在建⽴连接场景中，Server端的应答可以稍微简单⼀些。当Server端收到Client端的SYN连接请求报⽂后，其中ACK报⽂表示对请求报⽂的应答，SYN报⽂⽤来表示服务端的连接也已经同步开启了，⽽ACK报⽂和SYN报⽂之间，不会有其他报⽂需要发送，故⽽可以合⼆为⼀，可以直接发送⼀个SYN+ACK报⽂。所以，在建⽴连接时，只需要三次握⼿即可。

二、为什么连接建⽴的时候是三次握⼿，可以改成两次握⼿吗？

​ 三次握⼿完成两个重要的功能：⼀是双⽅都做好发送数据的准备⼯作，⽽且双⽅都知道对⽅已准备好；⼆是双⽅完成初始SN序列号的协商，双⽅的SN序列号在握⼿过程中被发送和确认。

​ 如果把三次握⼿改成两次握⼿，可能发⽣死锁。两次握⼿的话，缺失了Client的⼆次确认ACK帧，假想的TCP建⽴的连接时⼆次挥⼿，可以如下图所示：

​ 在假想的TCP建⽴的连接时⼆次握⼿过程中，Client发送Server发送⼀个SYN请求帧，Server收到后发送了确认应答SYN+ACK帧。按照两次握⼿的协定，Server认为连接已经成功地建⽴了，可以开始发送数据帧。这个过程中，如果确认应答SYN+ACK帧在传输中被丢失，Client没有收到，Client将不知道Server是否已准备好，也不知道Server的SN序列号，Client认为连接还未建⽴成功，将忽略Server发来的任何数据分组，会⼀直等待Server的SYN+ACK确认应答帧。⽽Server在发出的数据帧后，⼀直没有收到对应的ACK确认后就会产⽣超时，重复发送同样的数据帧。这样就形成了死锁。

三、为什么主动断开⽅在TIME-WAIT状态必须等待2MSL的时间？

原因之⼀：主动断开⽅等待2MSL的时间，是为了确保两端都能最终关闭。假设⽹络是不可靠的，被动断开⽅发送FIN+ACK报⽂后，其主动⽅的ACK响应报⽂有可能丢失，这时候的被动断开⽅处于LAST-ACK状态的，由于收不到ACK确认被动⽅⼀直不能正常的进⼊CLOSED状态。在这种场景下，被动断开⽅会超时重传FIN+ACK断开响应报⽂，如果主动断开⽅在2MSL时间内，收
到这个重传的FIN+ACK报⽂，会重传⼀次ACK报⽂，后再⼀次重新启动2MSL计时等待，这样，就能确保被动断开⽅能收到ACK报⽂，从⽽能确保被动⽅顺利进⼊到CLOSED状态。只有这样，双⽅都能够确保关闭。反过来说，如果主动断开⽅在发送完ACK响应报⽂后，不是进⼊TIME_WAIT状态去等待2MSL时间，⽽是⽴即释放连接，则将⽆法收到被动⽅重传的FIN+ACK报⽂，所以不会再发送⼀次ACK确认报⽂，此时处于LAST-ACK状态的被动断开⽅，⽆法正常进⼊到CLOSED状态。

原因之⼆：防⽌“旧连接的已失效的数据报⽂”出现在新连接中。主动断开⽅在发送完最后⼀个ACK报⽂后，再经过2MSL，才能最终关闭和释放端⼝，这就意味着，相同端⼝的新TCP新连接，需要在2MSL的时间之后，才能够正常的建⽴。2MSL这段时间内，旧连接所产⽣的所有数据报⽂，都已经从⽹络中消失了，从⽽，确保了下⼀个新的连接中不会出现这种旧连接请求报⽂。

四、如果已经建⽴了连接，但是Client端突然出现故障了怎么办？

​ TCP还设有⼀个保活计时器，Client端如果出现故障，Server端不能⼀直等下去，这样会浪费系统资源。每收到⼀次Client客户端的数据帧后，Server端都的保活计时器会复位。计时器的超时时间通常是设置为2⼩时，若2⼩时还没有收到Client端的任何数据帧，Server端就会发送⼀个探测报⽂段，以后每隔75秒钟发送⼀次。若⼀连发送10个探测报⽂仍然没反应，Server端就认为
Client端出了故障，接着就关闭连接。如果觉得保活计时器的两个多⼩时的间隔太⻓，可以⾃⾏调整TCP连接的保活参数。