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【每日八股】复习计算机网络 Day4：TCP 协议的其他相关问题

news 来源：原创 2025/7/15 17:39:36

文章目录

昨日内容复习
- 已经建立了 TCP 连接，客户端突然出现故障怎么办？
- 什么时候用长连接？短连接？
- TCP 的半连接队列与全连接队列？
- 什么是 SYN 攻击？如何避免？
- TIME_WAIT 的作用？过多如何解决？
- TIME_WAIT 为什么要经过两个 MSL？
- CLOSE_WAIT 状态过多如何解决？
复习计算机网络 Day4：TCP 协议的其他相关问题
- TCP 和 UDP 的区别？
- TCP 传输时出现粘包问题应该如何解决？
- TCP 的 keepalive 和 HTTP 的 keepalive 的区别？
- IP 层可以对较长的报文进行分片，为什么 TCP 层还需要 MSS？

昨日内容复习

已经建立了 TCP 连接，客户端突然出现故障怎么办？

服务端不会一直等待。服务端会为每一条 TCP 连接设置一个保活计时器（时长通常是两个小时），每当客户端传来数据，服务端会重置计时器。如果保活计时器时间到，那么服务端每隔一定时间发送一个探测报文，连续发送十个探测报文仍然收不到客户端的回复，那么服务端终止与客户端的连接。

什么时候用长连接？短连接？

长连接用于频繁通信的点对点通讯，并且长连接的个数不能太多。数据库的连接就是长连接的一种。
HTTP 服务一般使用短连接，可快速释放。

TCP 的半连接队列与全连接队列？

半连接队列：又称 SYN 队列，服务端会保存发送 SYN 请求报文请求连接的客户端的信息，并向客户端发送 SYN-ACK 报文。
全连接队列：又称 ACCEPT 队列。服务端回发的 SYN-ACK 报文得到 ACK 报文确认后，就会将 SYN 队列中的客户端移出队列，建立 TCP 连接并加入到全连接队列当中。

什么是 SYN 攻击？如何避免？

服务端收到大量的恶意 SYN 请求报文，会不停地回发 SYN-ACK 报文，得不到 ACK 确认报文，会触发超时重传，此时会导致服务端资源浪费。此外，服务端收到 SYN 报文后，可能会为该连接分配一个 TCB 进程控制块，大量的恶意 SYN 请求会导致服务端资源枯竭。

避免方法包括但不限于以下几种：

TCP 连接建立后再分配 TCB；
减少 SYN-ACK 的重传次数；
监视 SYN 队列和 ACCEPT 队列中的无效连接，及时清除；
扩大 SYN 队列；

TIME_WAIT 的作用？过多如何解决？

确保主动关闭方发送的 ACK 报文到达被动关闭方，从而确保全双工通道的可靠关闭；
等待网络中因网络拥塞而还没有到达的报文在网络中自然消失，避免对新连接产生干扰；

过多的 TIME_WAIT 会占用网络与端口资源，导致新的连接无法建立。

解决办法包括但不限于：

复用长连接；
调整 MSL 时间；
快速回收 TIME_WAIT。

TIME_WAIT 为什么要经过两个 MSL？

第一个 MSL：确保 ACK 报文到达对端；
第二个 MSL：确保对端重传的 FIN 到达本端；

2 MSL 还可确保旧报文在网络中完全消亡。

CLOSE_WAIT 状态过多如何解决？

CLOSE_WAIT 过多可能是应用程序层面产生的问题，应该对应用程序进行检查。

复习计算机网络 Day4：TCP 协议的其他相关问题

在这里插入图片描述

TCP 和 UDP 的区别？

TCP 是面向连接的，连接建立时需要三次握手，断开时需要四次挥手。UDP 不需要建立连接。
TCP 是可靠传输服务，可确保传输数据无差错。UDP 非可靠传输，尽最大努力交付。
TCP 是点对点连接，UDP 可以通过多对一、一对多、多对多等方式通讯。
UDP 对系统资源的要求比较少，通讯效率高，实时性好。TCP 适用于需要可靠连接，比如付费、加密数据等场景。
TCP 首部长度较长，有一定开销，在没有额外选项时 TCP 头部的长度占 20 字节。UDP 首部长度只有 8 字节，没有额外长度。
TCP 进行流式传输，没有数据边界。UDP 基于数据包传输，可能会丢包与乱序。
TCP 数据的大小如果大于 MSS，则会在传输层进行分片。对端收到数据分片后会在传输层进行组装。中间如果发生丢包，传输方会重传丢失的分片。UDP 数据的大小取决于 MTU 的大小，会在 IP 层分片，对端收到数据后，会在 IP 层组装。
应用场景：TCP 可用于 FTP 文件传输；UDP 用于包总量较少的通信，比如 DNS、SNMP 等。视频、音频等多媒体通信以及广播通信也可用 UDP 实现。

TCP 传输时出现粘包问题应该如何解决？

在数据的头部指定当前数据包的数据长度，由应用层根据数据长度来分包拆包。粘包是需要在应用层解决的问题。

TCP 的 keepalive 和 HTTP 的 keepalive 的区别？

HTTP 的 keepalive 是由应用层（用户态）实现的，称为 HTTP 长连接。而 TCP 的 keepalive 是由传输层（内核态）实现的，称为 TCP 保活机制。
HTTP 的 keepalive 与 TCP 的 keepalive 作用不同。TCP 的 keepalive 用于探测对端是否仍然在线。而 HTTP 的 keepalive 用于避免重复建立/断开 TCP 连接，减少 TCP 连接建立与断开时的开销。

IP 层可以对较长的报文进行分片，为什么 TCP 层还需要 MSS？

MTU：一个网络包的最大长度，在以太网中一般 1500 字节；
MSS：去除 IP 和 TCP 报文头部后，一个网络包中可以容纳的 TCP 数据部分的最大长度。

IP 层虽然可以对报文进行分片，但是存在以下问题，TCP 中 MSS 的提出就是为了解决下述问题：

性能消耗

重组开销：IP 层分片传输的报文需要在接收端进行重组，消耗 CPU /内存资源。
重传开销：如果传输过程中任意 IP 报文分片丢失，则整个报文都需要重传。

可靠性风险

无分片状态跟踪：IP 是无状态协议，无法感知分片是否全部到达。
防火墙 / NAT 干扰：部分网络设备会丢弃分片报文，导致通信失败。

路径 MTU 发现（PMTUD）复杂性

动态路径 MTU：网络路径中不同链路的 MTU 可能不同。
PMTUD 失败：若 ICMP 报文被屏蔽，PMTUD 可能会失败。