TCP和UDP的区别和优缺点及应用场景

1. TCP和UDP的区别和优缺点及应用场景

https://www.cnblogs.com/GuoXinxin/p/11657676.html

①TCP协议是有连接的，有连接的意思是开始传输实际数据之前TCP的客户端和服务器端必须通过三次握手建立连接，会话结束之后通过四次挥手结束连接。而UDP是无连接的
②TCP协议保证数据按序发送，按序到达，提供超时重传来保证可靠性，但是UDP不保证按序到达，甚至不保证到达，只是努力交付，即便是按序发送的序列，也不保证按序送到。
③TCP有流量控制和拥塞控制，而UDP没有，所以UDP即使网络拥堵客户端的发送速率也不会有影响
④TCP协议所需资源多，TCP首部需20个字节（不算可选项），UDP首部字段只需8个字节。
⑤TCP只支持一对一通信，而UDP支持一对一，一对多，多对多通信
⑥TCP是面向字节流，可靠的服务，，发送的是一个流数据。UDP是面向报文，不可靠的服务，一个一个的发，一个一个的收。
⑦TCP注重数据安全性，UDP数据传输快，因为不需要连接等待，少了许多操作，但是其安全性却一般

采用TCP传输协议的MSN比采用UDP的QQ传输文件慢

但并不能说QQ的通信是不安全的，因为程序员可以手动对UDP的数据收发进行验证，比如发送方对每个数据包进行编号然后由接收方进行验证什么的。

2. TCP三次握手及原因

3. 三次握手过程中有哪些不安全性

　　1）伪装的IP向服务器发送一个SYN请求建立连接，然后服务器向该IP回复SYN和ACK，但是找不到该IP对应的主机，当超时时服务器收不到ACK会重复发送。当大量的攻击者请求建立连接时，服务器就会存在大量未完成三次握手的连接，服务器主机backlog被耗尽而不能响应其它连接。即SYN泛洪攻击，（属于DOS的一种，发送大量的半连接请求，耗费CPU和内存资源，引起网络堵塞甚至系统瘫痪）

当你服务器上看到大量的半连接状态时，特别是源IP地址是随机的，基本上可以断定这是一次SYN攻击。在Linux下可以如下命令检测是否被Syn攻击

netstat -n -p TCP | grep SYN_RECV

　　防范措施：
　　1、降低SYN timeout时间，使得主机尽快释放半连接的占用
　　2、采用SYN cookie设置，如果短时间内连续收到某个IP的重复SYN请求，则认为受到了该IP的攻击，丢弃来自该IP的后续请求报文
　　3、在网关处设置过滤，拒绝将一个源IP地址不属于其来源子网的包进行更远的路由
　　2）当一个主机向服务器发送SYN请求连接，服务器回复ACK和SYN后，攻击者截获ACK和SYN。然后伪装成原始主机继续与服务器进行通信

4. TCP四次挥手及原因

5. 为什么TCP可以可靠传输

拥塞控制，流量窗口，慢启动，快重传，快恢复。。。。

6. TIME_WAIT状态持续时间及原因

为了可靠的断开TCP连接，假设最后客户端回复的ACK丢失，服务器端会在超时时间到来时，重传最后一个FIN包。ACK和FIN在网络中的最长生存时间就为2MSL，这样就可以可靠的断开TCP的双向连接。
一个数据包在网络中的最长生存时间为MSL，持续2MSL时间，可以让上一次连接的数据包在网络中消失，以防影响下一次连接。

所谓的2MSL是两倍的MSL(Maximum Segment Lifetime最大报文段存活时间（往返时间）)。MSL指一个片段在网络中最大的存活时间，2MSL就是一个发送和一个回复所需的最大时间。如果直到2MSL，Client都没有再次收到FIN，那么Client推断ACK已经被成功接收，则结束TCP连接。

7. 超时重传和快速重传

超时重传：当超时时间到达时，发送方还未收到对端的ACK确认，就重传该数据包
快速重传：当后面的序号先到达，如接收方接收到了1、 3、 4，而2没有收到，就会立即向发送方重复发送三次ACK=2的确认请求重传。如果发送方连续收到3个相同序号的ACK，就重传该数据包。而不用等待超时

8. TCP首部长度，有哪些字段（画出TCP报文）？及TCP选项有哪些？

最少20字节，因为TCP的头部中20字节的首部是固定的

TCP首部选项字段多达40B，一些常用的字段有：
　　1）选项结束字段（EOP，0x00），占1B，一个报文段仅用一次。放在末尾用于填充，用途是说明：首部已经没有更多的消息，应用数据在下一个32位字开始处
　　2）无操作字段（NOP, 0x01），占1B，也用于填充，放在选项的开头
　　3）MSS（最大报文段长度），格式如下：种类（1B，值为2），长度（1B，值为4），数值（2B）
　　用于在连接开始时确定MSS的大小，如果没有确定，就用默认的（一般实现是536B）
　　4）窗口扩大因子，格式如下：种类（1B，值为3），长度（1B，值为3),数值（1B）
　　新窗口值 = 首部窗口值 * 2的（扩大因子）次方
　　当通信双方认为首部的窗口值还不够大的时候，在连接开始时用这个来定义更大的窗口。仅在连接开始时有效。一经定义，通信过程中无法更改。
　　5）时间戳（应用测试RTT和防止序号绕回）
　　6）允许SACK和SACK选项

9. TCP在listen时的参数backlog的意义

linux内核中会维护两个队列：
　　1）未完成队列：接收到一个SYN建立连接请求，处于SYN_RCVD状态
　　2）已完成队列：已完成TCP三次握手过程，处于ESTABLISHED状态
　　当有一个SYN到来请求建立连接时，就在未完成队列中新建一项。当三次握手过程完成后，就将套接口从未完成队列移动到已完成队列。
　　backlog曾被定义为两个队列的总和的最大值，也曾将backlog的1.5倍作为未完成队列的最大长度，一般将backlog指定为5 。

10. accept发生在三次握手的哪一步

accept会监听已完成队列是否非空，当队列为空时，accept就会阻塞。当队列非空时，就从已完成队列中取出一项并返回。
而已完成队列中的都是三次握手过程已经完成的，因此accept发生在三次握手之后。

三次握手是发生在connect函数中，connect函数执行成功就相当于已经建立三次握手

11. 有哪些应用层协议是基于TCP的，哪些是基于UDP的

TCP： FTP、HTTP、Telnet、SMTP、POP3、HTTPS
UDP：DNS、SNMP、NFS

12. TCP报文长度是在TCP三次握手中哪一次确定的(第三次)

这个是关于TCP报文的最大报文段长度mss的相关问题。在TCP连接的前两次握手中（SYN报文中），通信双方都会在选项字段中告知对方自己期待收到最大报文长度（mss值），以双方两个SYN报文中最小的mss最为本次数据传输的mss值。通信双方以“协商”的方式来确定报文长度的，前两次握手是告诉对方自己的mss值，在第三次握手确定mss值。

13. TCP报文长度是由什么确定的

这个跟具体传输网络有关，以太网的MTU为1500字节，Internet的MTU为576字节。

MTU是网络层的传输单元，那么MSS = MTU - 20字节（IP首部） - 20字节（TCP首部）。所以以太网的MSS为1460字节，而Internet的MSS为536字节。

14. 如果TCP连接过程中，第三次握手失败怎么办

server端发送了SYN+ACK报文后就会启动一个定时器，等待client返回的ACK报文。如果第三次握手失败的话client给server返回了ACK报文，server并不能收到这个ACK报文。那么server端就会启动超时重传机制，超过规定时间后重新发送SYN+ACK，重传次数根据/proc/sys/net/ipv4/tcp_synack_retries来指定，默认是5次。如果重传指定次数到了后，仍然未收到ACK应答，那么一段时间后，server自动关闭这个连接。但是client认为这个连接已经建立，如果client端向server写数据，server端将以RST包响应，方能感知到server的错误。

15. DOS攻击拒绝服务攻击

DoS（分布式拒绝服务攻击） DOS攻击利用合理的服务请求占用过多的服务资源，使正常用户的请求无法得到响应。

常见的DOS攻击有计算机网络带宽攻击和连通性攻击。

带宽攻击指以极大的通信量冲击网络，使得所有可用网络资源都被消耗殆尽，最后导致合法的用户请求无法通过。
连通性攻击指用大量的连接请求冲击计算机，使得所有可用的操作系统资源都被消耗殆尽，最终计算机无法再处理合法用户的请求。

16. 死亡值ping ？？？

许多操作系统的TCP/IP协议栈规定ICMP包大小为64KB（网间控制报文），且在对包的标题头进行读取之后，要根据该标题头里包含的信息来为有效载荷生成缓冲区。 ”死亡值ping”就是故意产生畸形的测试ping包，声称自己的尺寸超过ICMP上限，也就是加载的尺寸超过64KB上限，使未采取保护措施的网络系统出现内存分配错误，导致TCP/IP协议栈崩溃，最终接收方宕机。