晚安前学习——第1天
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目录：
- 水仙花数
- 九九乘法表
- 传输控制协议TCP
- TCP的主要特点：
- 1. 面向连接的运输层协议
- 2. TCP通信概述
- 3. TCP实现原理
- 4. 三次握手和四次挥手
- 5. 面向字节流
- TCP的主要特点：
- 用户数据报协议UDP
- UDP特点
- TCP和UDP间的关系
- 面试题
1- 计算 100-999 的水仙花数,没有要求语言（简答题）?
答：水仙花数（Narcissistic number）也被称为超完全数字不变数（pluperfect digital invariant, PPDI）、自恋数、自幂数、阿姆斯壮数或阿姆斯特朗数（Armstrong number），水仙花数是指一个 3 位数，它的每个位上的数字的 3次幂之和等于它本身。例如：1^3 + 5^3+ 3^3 = 153。
科普小知识：
水仙花数只是自幂数的一种，严格来说3位数的3次幂数才称为水仙花数。
其他位数的自幂数名字：
一位自幂数：独身数
三位自幂数：水仙花数
四位自幂数：四叶玫瑰数
五位自幂数：五角星数
六位自幂数：六合数
七位自幂数：北斗七星数
八位自幂数：八仙数
九位自幂数：九九重阳数
十位自幂数：十全十美数。
for i in range(1, 10):
for j in range(0, 9):
for y in range(0, 9):
s1 = i * 100 + j * 10 + y
s2 = i ** 3 + j ** 3 + y ** 3
if s1 == s2:
print(f'{s2}是水仙花数')2、打印 9*9 乘法表
# 九九乘法表
for i in range(1,10):
for j in range(1,i+1):
print(f'{j}*{i}={i*j}\t',end='')
print('\n')
写入文件的格式同理：
# 九九乘法表
# with open('./九九乘法表.txt','w+') as file1:
# for i in range(1,10):
# for j in range(1,i+1):
# file1.write(f'{j}*{i}={i*j}\t')
#
# file1.write('\n')3- TCP 连接两台设备间通过什么连接，TCP 报文头部相关的，结构，长度?
答：
1.1 TCP通信概述
TCP协议用来控制两个网络设备之间的点对点通信，两端设备按作用分为客户端和服务端。服务端为客户端提供服务，通常等待客户端的请求信息，有客户端请求到达之后，及时提供服务和返回响应消息；客户端向服务端主动发出请求，并接受响应消息。
首先启动服务端程序，并开始等待网络中的客户请求，然后客户端主动向服务端发出连接请求，服务端接收到客户端的连接请求后，并和客户端之间建立一个稳定的TCP/IP通信连接。
现在客户端将向服务端主动发出请求，服务端接收客户端消息，并及时返回响应消息。这是通过IO流（字节流）实现的。
通信完成后，由客户端主动关闭和服务端之间的连接；如果客户端未主动关闭和服务端之间的连接，服务端在等待指定的时间后将关闭这个连接。1.2 TCP的特点
TCP是一种面向连接的保证可靠传输的协议。通过TCP协议传输，得到的是一个有顺序且无差错的数据流。
因为TCP通信两端的行为是不同的，所以在客户端使用socket类实现通信，而服务器使用ServerSocket实现通信。
网络通信不是必须有两个物理主机，而是需要有两个不同的socket就可以通信，例如，在同一主机上IP地址是相同的，但是使用不同的端口创建不同的socket，这样的两个socket之间也是可以实现TCP/IP的通信。1.3 TCP通信的实现原理
无论一个TCP通信程序的功能多么齐全，程序多么复杂，其基本结构都是一样的，都包括以下四个基本步骤：
①、在服务端指定一个端口号来创建serverSocket，并使用accept方法进行侦听，这将阻塞服务器线程，等待用户请求。
②、在客户端指定服务的主机IP和端口号来创建socket，并连接服务端serverSocket，此时服务端accept方法被唤醒，同时返回一个和客户端通信的socket。
③、在客户端和服务端分别使用socket来获取网络通信输入/输出流，并按照一定的通信协议对socket进行读/写操作。
④、通信完成后，在客户端和服务端中分别关闭socket。三次握手：
四次挥手：
4- UDP协议的主要特点：
答：用户数据报协议，面向无连接，可以单播，多播，广播， 面向数据报，不可靠
5- TCP、UDP间的关系答：
5.1 TCP 和 UDP -> 传输层的协议。
UDP：用户数据报协议，面向无连接，可以单播，多播，广播， 面向数据报，不可靠
TCP：传输控制协议，面向连接的，可靠的，基于字节流，仅支持单播传输
面试题：
（1）为什么是三次握手，可不可以是两次握手，为什么？
答：如果是两次握手，那么如果出现这种情况：发送端发送请求连接报文，但是由于在网络中出现了滞留并没有按时到达接收端，等到一段时间发送端再次发送连接请求报文，接收端接收之后并发送确认连接。这样两次握手建立连接1。但是之前在网络中滞留的连接请求报文并没有丢失，于是发送给接收端，接收端误以为建立连接，于是就回复确认建立连接，所以此时又建立了连接2，但是发送端并不会给连接2发送数据，所以接收端一直处于等待，就会浪费接受端许多资源。
三次握手也可以是四次握手：接收端在回复确认建立连接报文的时候，将其分成两个报文段，一个是回复对发送端的连接确认，一个是发送自己的同步报文段。
（2） 挥手为什么需要四次？
答：因为当服务端收到客户端的SYN连接请求报文后，可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的，SYN报文是用来同步的。但是关闭连接时，当服务端收到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，告诉客户端，“你发的FIN报文我收到了”。只有等到我服务端所有的报文都发送完了，我才能发送FIN报文，因此不能一起发送。故需要四次挥手。
（3）四次挥手释放连接时，等待2MSL的意义?
MSL是Maximum Segment Lifetime的英文缩写，可译为“最长报文段寿命”，它是任何报文在网络上存在的最长时间，超过这个时间报文将被丢弃。
为了保证客户端发送的最后一个ACK报文段能够到达服务器。因为这个ACK有可能丢失，从而导致处在LAST-ACK状态的服务器收不到对FIN-ACK的确认报文。服务器会超时重传这个FIN-ACK，接着客户端再重传一次确认，重新启动时间等待计时器。最后客户端和服务器都能正常的关闭。假设客户端不等待2MSL，而是在发送完ACK之后直接释放关闭，一但这个ACK丢失的话，服务器就无法正常的进入关闭连接状态。
两个理由：
- 保证客户端发送的最后一个ACK报文段能够到达服务端。
客户端在发送完最后一个ACK报文段后，再经过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，使下一个新的连接中不会出现这种旧的连接请求报文段。
这个ACK报文段有可能丢失，使得处于LAST-ACK状态的B收不到对已发送的FIN+ACK报文段的确认，服务端超时重传FIN+ACK报文段，而客户端能在2MSL时间内收到这个重传的FIN+ACK报文段，接着客户端重传一次确认，重新启动2MSL计时器，最后客户端和服务端都进入到CLOSED状态，若客户端在TIME-WAIT状态不等待一段时间，而是发送完ACK报文段后立即释放连接，则无法收到服务端重传的FIN+ACK报文段，所以不会再发送一次确认报文段，则服务端无法正常进入到CLOSED状态。
- 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，使下一个新的连接中不会出现这种旧的连接请求报文段。
（4）为什么TIME_WAIT状态需要经过2MSL才能返回到CLOSE状态？
理论上，四个报文都发送完毕，就可以直接进入CLOSE状态了，但是可能网络是不可靠的，有可能最后一个ACK丢失。所以TIME_WAIT状态就是用来重发可能丢失的ACK报文。
（5）同一个端口可不可以被一个 TCP 和一个 UDP 的应用程序同时使用？
可以。原因是端口的唯一性标识是：端口号+协议名称。所以TCP和UDP的端口完全没有任何关系，协议内部端口号唯一。
追问：程序在连接到端口时，怎么知道此时从该端口进来的数据是tcp的还是udp的呢？
操作系统根据接收的IP数据包的首部内的8位协议来判断这是什么报文，从而直接交给相关的内核进程或者协议栈处理。
追问：一个端口是否可以绑定多个端口号？
可以。一个进程可以打开多个文件描述符，每个文件描述符对应一个端口号，所以一个进程可以绑定多个端口号。Linux会给每个socket分配一个唯一的文件描述符，通过这个文件描述符来区分对应的套接字。
追问：一个端口号是否可以被多个进程绑定？
不可以。但是在父子进程中可以实现多进程绑定一个端口号，因为子进程具有父进程的文件描述符副本，可以处理绑定到同样的端口上的连接
追问：一个端口可以同时连接多个TCP和多个UDP吗？
一个端口可以建立多个TCP连接，所谓的同一个端口是指服务器端的ip和port不变，但是只要客户端的ip和port不同就可以。一个端口同一时间只能绑定一个socket。UDP是面向无连接的，所以不存在多个UDP连接，只是服务端接收UDP数据需要绑定一个端口，一个socket只能绑定一个端口而已。
咻~