基本认识
报文格式
序列号：连接时用随机值作为初始值，通过SYN包传给接收端，发送一次数据，累加一次数据字节的大小。用来解决网络包乱序问题。
确认应答号：下一次期望收到数据的序列号，发送端收到应答号认为这个序号以前的数据已经被正常接收。用来解决不丢包问题。
控制位：
- ACK: 该位为1时，确认应答字段变为有效。
- RST: 该位为1时，TCP连接出现异常必须强制断开连接。
- SYN: 该位为1时，表示希望建立连接。
- FIN：该位为1时，表示希望断开连接。
常见问题
- 为什么需要TCP协议？
IP层的不可靠，不保证网络包的交付与完整性。需要保证网络数据包的可靠性，就需要由上层的TCP协议来负责。TCP是一个工作在传输层的可靠数据传输，能确保接收端接收的网络包是无损坏、无间隔、非冗余和按序的。
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什么是TCP？
面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。
面向连接：一对一连接。一对多无法做到。
可靠的：无论网络链路怎样变化，TCP都可以保证一个报文一定能够到达接收端。
字节流：消息没有边界，无论消息多大都可以传输；消息有序；重复报文自动丢弃。
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什么是TCP连接？
用于保证可靠性和流量控制维护的某些状态信息，这些信息的组合，包括Socket、序列号和窗口的大小称为连接。
建立一个TCP连接需要客户端与服务器端达成以上三个共识。
socket:由IP地址和端口号组成。
序列号：用来解决乱序问题。
窗口大小：用来做流量控制。
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如何确定一个TCP连接？
四元组：
源地址
源端口
目的地址
目的端口
其中，源地址和目的地址字段（32位）在IP头部，作用是通过IP协议发送报文给对方主机。
源端口和目的端口字段(16位)是在TCP的头部中，作用是告诉TCP协议应该把报文发送给哪个进程。
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TCP的最大连接数是多少？
最大TCP连接数 = 客户端的IP数 * 客户端的端口数
服务端的最大并发TCP连接数远远不能达到理论上限。原因：
文件描述符限制，socket都是文件，需要通过ulimit配置文件描述符的数目；内存限制，每个TCP连接都要占用一定内存，操作系统的内存是优先的。
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UDP和TCP的区别？应用场景？
UDP不提供复杂的控制机制，利用IP提供面向无连接的通信服务。
UDP 协议简单，头部只有8个字节（64位），UDP头部格式如下：
源端口（16位） 目标端口（16位）
包长度 （16位） 校验和（16位）
数据
区别：
- 连接
- TCP是面向连接的传输层协议，传输数据前先要建立连接
- UDP是不需要连接，即刻传输数据
- 服务对象
- TCP 是一对一的两点连接。
- UDP支持一对一、一对多、多对多的通信。
- 可靠性
- TCP的可靠交付数据，数据可以无差错、不重复、不丢失、按时到达。
- UDP是尽最大努力交付，不保证可靠交付数据。
- 拥塞控制、流量控制
- TCP有拥塞控制和流量控制机制，保证数据传输安全性。
- UDP没有。
- 首部开销
- TCP头部较长，至少20个字节。
- UDP头部8个字节，固定不变。
- 传输方式
- TCP流式传输。没有边界，保证顺序可靠。
- UDP一个包接一个包发送，有边界，会丢包和乱序。
- 分片不同
- TCP数据大小大于MSS大小，会在传输层进行分片，目标主机收到后，会在传输层组装TCP数据包，如果中途丢失一个分片，只需要传输丢失的这个分片。
- UDP的数据大小如果大于MTU的大小，会在IP层进行分片，目标主机收到后，在IP层组装完成数据，接着再传给传输层，中途丢失一个分片，在实现可靠传输的UDP时需要重传所有的数据包，传输效率很差，所以UDP的报文应该小于MTU。
应用场景：
TCP面向连接，能保证数据的可靠性交付，常用于：- FTP文件传输
- HTTP/HTTPS
UDP面向无连接，可以随时发送数据，常用于：
- 包总量较少的通信，如DNS、SNMP等
- 视频、音频等多媒体通信
- 广播通信
- 连接
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为什么UDP头部没有首部长度字段，而TCP有？
TCP头部有可变长的选项字段，头部长度会有所变化，UDP头部长度不会变化，不需要额外记录。
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为什么UDP头部有包长度字段，而TCP头部没有包长度字段？
TCP数据的长度 = IP总长度 - IP首部长度 - TCP首部长度
IP的两种长度在首部格式都是已知的。TCP首部长度在TCP首部格式中是已知的。
UDP同理，但是首部长度需要是4字节的整数倍，UDP需要首部长度。
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