计算机网络八股文（三）
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43.既然IP层会分片，为什么TCP层需要根据MSS分片呢？
57.如果已经建立了连接，但是客户端突然宕机或者断电了怎么办？
60.connect和accept分别发生在三次握手的哪一步？
41.为什么每次建立TCP连接时，初始化的序列号都不一样？
1）防止历史报文被下一个相同四元组的连接接收；
2）安全性好，防止黑客伪造相同序列号的TCP报文窃取数据。
42.初始序列号ISN如何随机产生？
ISN = M + F(源ip，源端口、目的ip，目的端口)
M：计数器，每4微秒加1；
F：哈希函数，根据源ip，源端口、目的ip，目的端口生成一个随机数。
Tips：序列号（SEQ）是一个32位的无符号数，初始化序列号（ISN）可以被视为一个32位的计数器，它们都不是无限递增的，都会发生回绕为初始值的情况，所以无法通过序列号来判断数据传输的数据是新数据还是老数据。
43.既然IP层会分片，为什么TCP层需要根据MSS分片呢？
先介绍两个概念：
MTU：网络包的最大长度，一般1500字节。
MSS：除去IP头和TCP头之后，包能容纳数据的最大长度。
如果TCP的整个报文（TCP头+TCP数据）交给IP层分片，由于IP层没有超时重传机制，当某一个IP分片丢失了， 目的主机无法组成完整的报文，就不能响应ACK给发送端，则会触发TCP的超时重传机制，TCP层就会重新发送整个TCP报文，重新发送全部的IP分片，重传的效率很低。
如果TCP层根据MSS分片，分片后的数据 + TCP头 + IP头的长度小于MTU，所以不用MTU分片，当某个TCP分片丢失后，只用重传该分片，提高了重传效率。
44.TCP第一次握手丢失，会发生什么？
第一次握手报文发送后，客户端迟迟收不到服务端发送的第二次握手报文，就会触发超时重传机制，重传的SYN报文的序列号都是一样的。
每次重传的时间都是上一次重传时间的2倍。当客户端的重传次数达到最大重传次数后，再等待一段时间（上一次超时时间的2倍），如果还没有收到第二次握手报文，客户端就断开连接。
45.TCP第二次握手丢失，会发生什么？
客户端会认为自己的第一次握手报文丢失，会触发超时重传机制，重传SYN报文；服务端迟迟收不到第三次握手报文，也会触发超时重传机制，重传SYN-ACK报文。
当双端都达到最大重传次数后，各自都等待一段时间（上次超时时间的2倍），如果还没有收到对应的报文，则各自都会断开连接。
46.TCP第三次握手丢失，会发生什么？
客户端收到SYN-ACK报文后，就会进行第三次握手，发送ACK报文给服务端，客户端进入ESTABLISHED状态。
服务端迟迟收不到ACK报文，服务端就会触发超时重传，重传SYN-ACK报文，直到收到第三次握手，或者达到最大重传次数，一直收不到则会断开连接。
47.什么是SYN攻击？如何避免SYN攻击？
SYN攻击：攻击者短时间内伪造不同ip发送SYN报文和服务器进行第一次握手，服务端收到SYN报文后，创建半连接队列（SYN队列）并将该连接加入队列中，服务器发送SYN-ACK报文给攻击者进行第二次握手，攻击者不发送ACK给服务器进行第三次握手，导致服务器的半连接队列装满，后续收到SYN报文就丢弃，此时服务器就无法和真正的客户端建立连接。
避免SYN攻击的方式：
1）增大TCP半连接队列；
2）开启net.ipv4.tcp_syncookies：绕过SYN半连接就直接建立TCP连接；
3）减少SYN-ACK报文最大重传次数：超出最大重传次数后就断开连接。
4）调大netdev_max_backlog：该值设置保护队列的大小，当网卡接收数据包的速度 > 内核处理数据的速度时，就会将数据包放入保护队列中。
48.TCP四次挥手过程？
第一次挥手：客户端想与服务端断开连接，就会发送FIN=1的报文给服务端，客户端由ESTABLISHED -> FIN_WAIT_1;
第二次挥手：服务端收到报文后，发送ACK报文给客户端，服务端由ESTABLISHED -> CLOSED_WAIT；
客户端收到ACK后，由FIN_WAIT_1 -> FIN_WAIT_2；
第三次挥手：当服务端没有数据要传输时，就会发送FIN=1的报文给客户端，服务端由CLOSE_WAIT -> LAST_ACK；
第四次挥手：客户端收到FIN报文后，就会发送ACK报文给服务端，客户端由FIN_WAIT_2 -> TIME_WAIT；
服务端收到客户端的ACK报文后，由LAST_ACK -> CLOSE，服务端完成连接关闭；
客户端经过2MSL后，自动进入CLOSE状态，客户端也完成连接关闭。
49.第一次挥手丢失了，会发生什么？
客户端发送FIN后，状态由ESTABLISH -> FIN_WAIT_1，若迟迟收不到服务端的ACK报文，就会触发超时重传机制，如果重传次数到达了最大重传次数后，再等待一段时间（上一次超时时间的2倍）后，没有收到ACK就直接进入CLOSE状态。
50.第二次挥手丢失了，会发生什么？
服务端发送ACK报文后状态由ESTABLISH -> CLOSE_WAIT。因为ACK报文是不会重传的。所以客户端会触发重传机制，重新发送FIN报文，重传次数到达最大重传次数后，如果一直没有收到ACK，就直接进入CLOSE状态。
小Tips：如果客户端收到ACK后，客户端状态由FIN_WAIT_1 -> FIN_WAIT_2（该状态有时间限制），之后等待第三次挥手，等待服务端的FIN报文。如果客户端断开连接使用的是close()函数（使用此函数后不可以再收发数据了），那么如果迟迟收不到服务端的FIN报文，则会在默认值60秒后自动断开连接，进入CLOSE状态；如果客户端断开连接使用的是shutdown()函数（使用此函数还可以接收数据），那么如果客户端收不到服务端的FIN报文，就会进行死等。。。。
51.第三次挥手丢失了，会发生什么？
服务端发送FIN报文后，状态由CLOSE_WAIT -> LAST_ACK。客户端此时处在FIN_WAIT_2状态（该状态有时间限制）。如果服务端迟迟收不到客户端的ACK报文，就会进行超时重传重新发送FIN报文，如果达到最大超时重传次数后，等待一段时间（上一次超时时间的2倍）后，还没收到ACK报文，服务端就会断开连接。客户端也会在默认值60秒后关闭连接（调用close()函数的情况下）。
52.第四次挥手丢失了，会发生什么？
客户端收到FIN后，回复ACK报文，状态由FIN_WAIT_2 -> TIME_WAIT状态，开启2MSL的定时器。服务端此时处于LAST_ACK状态，迟迟收不到ACK就会超时重传发送FIN报文给客户端，客户端收到FIN后重新发送ACK，并重置定时器，重新等待2MSL。服务端到达最大重传次数后，等待一段时间后（上一次超时时间的2倍），服务端就会自动关闭连接。客户端也会在2MSL后断开连接。
53.为什么TIME_WAIT时间是2MSL？
MSL（Maximum Segment Lifetime，报文在任何网络上的最大生存时间）。任何报文超过这个时间就会被丢弃。
当发送方将数据包发送给接收方后，到接收方收到这个数据需要花费1MSL，接收方回应数据给发送方直到接收方收到数据也需要1MSL，所以一来一回就需要2MSL。
2MSL时间可以至少允许网络中的报文丢失一次。若第四次挥手的ACK报文在一个MSL内丢失了，则被动关闭方重发的FIN会在第2个MSL内到达，此时可以客户端会重新计时2MSL，并回复ACK报文。
54.为什么需要TIME_WAIT状态？
主动关闭方，才会有TIME_WAIT状态！！！
1）2MSL能够保证原来连接里的数据都完全的消失，防止历史连接中的数据被后面相同的四元组连接错误的接收，产生数据混乱的问题；
2）保证被动关闭方可以正确的关闭。
55.服务器出现大量TIME_WAIT的原因有哪些？
1）HTTP没有使用长连接：检查客户端和服务端是否都开启了HTTP Keep-Alive
2）HTTP长连接超时：检查是否是因为网络问题，导致客户端发送的数据一直没有被服务端接收到，以至于 HTTP 长连接超时
3）HTTP长连接的请求数量达到上限：调大服务器软件的请求数量
56.服务器出现大量CLOSE_WAIT状态的原因？
CLOSE_WAIT状态是被动关闭方才有的。因为服务器没有调用close()函数关闭连接，无法由CLOSE_WAIT -> LAST_ACK。
没有调用close()函数的可能原因：
1）没有将服务端的监听socket注册到epoll；
2）没有将新连接进行accept；
3）没有将已经连接的socket注册到epoll；
4）客户端要断开连接，服务端没有调用close()关闭连接。
57.如果已经建立了连接，但是客户端突然宕机或者断电了怎么办？
在一段时间内没有任何连接相关的活动，TCP的保活机制开始起作用。每隔一段时间就会发送一个探测报文给对端，该探测报文的数据非常少，如果连续几个探测报文都没有回应，则默认该TCP连接死亡，系统内核将错误信息通知给上层应用程序。
应用程序若想使用 TCP 保活机制需要通过 socket 接口设置SO_KEEPALIVE选项才能够生效，如果没有设置，那么就无法使用 TCP 保活机制。
情况1：客户端正常，服务端发送探测报文后，对端正常响应，TCP保活时间会被重置，等待下一次保活机制的启动。
情况2：客户端宕机并重启，服务端发送探测报文发给对端是会响应的，但是没有该连接的有效信息，会产生一个RST报文，就会发现该连接已被重置。
情况3：客户端宕机，服务端发送连续的探测报文都没有响应，则表明该TCP连接已经死亡。
58.如果已经建立了连接，服务端的进程崩溃会发生什么？
当服务端的进程崩溃后，内核会回收该进程的所有TCP连接资源，内核会发送第一次挥手FIN报文给客户端，后续的挥手过程也是有内核完成，所以即使进程崩溃了，也可以与客户端完成四次挥手。
59.TCP如何进行Socket编程？
60.connect和accept分别发生在三次握手的哪一步？
客户端connect函数调用发生第一次握手，accept调用发生第二次握手，connect成功返回表示第二次握手完成，accept成功返回表示第三次握手成功。
原文地址：https://blog.csdn.net/m0_73825482/article/details/140490134
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