TCP通信灵魂二十问【下】

11. 四次挥手中的TIME_WAIT状态？

首先要明确一点：主动关闭连接的一方，才会有TIME_WAIT状态。

之所以需要TIME_WAIT状态，主要是两个原因：

防止相同的端口重新连接时，服务器收到的是停留在网络间的数据包

保证被动关闭连接的一方能被正确的关闭，即保证最后的 ACK 能让被动关闭方接收，从而帮助其正常关闭

12. 为什么TIME_WAIT时间为2MSL？

MSL 是 Maximum Segment Lifetime，报文最大生存时间，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。比如如果被动关闭方没有收到断开连接的最后的 ACK 报文，就会触发超时重发 FIN 报文，另一方接收到 FIN 后，会重发 ACK 给被动关闭方，一来一去正好 2 个 MSL。

2MSL 的时间是从客户端接收到 FIN 后发送 ACK 开始计时的。如果在 TIME-WAIT 时间内，因为客户端的 ACK 没有传输到服务端，客户端又接收到了服务端重发的 FIN 报文，那么 2MSL 时间将重新计时。在Linux系统中，2MSL默认值是60秒。

13. 什么是TCP的保活机制？

定义一个时间段，在这个时间段内，如果没有任何连接相关的活动，TCP保活机制会开始作用，每隔一个时间间隔，发送一个探测报文，该探测报文包含的数据非常少，如果连续几个探测报文都没有得到响应，则认为当前的TCP 连接已经死亡，系统内核将错误信息通知给上层应用程序。

14. 已经建立连接，客户端故障怎么办？

这种情况就会触发TCP的保活机制，对应的参数包括保活时间、保活探测的次数、保活探测的时间间隔，其中保活时间默认为7200秒，保活探测次数为9，保活探测时间间隔为75秒。

也就意味着，如果客户端突然故障，会经过7200+75*9=7875秒即2小时11分15后，服务器才会判断该连接失效，以上参数可以手动设置。

15. TCP/IP协议与Socket之间是什么关系？

网络有一段关于Socket和TCP/IP协议关系的说法比较容易理解：

TCP/IP只是一个协议栈，就像操作系统的运行机制一样，必须要具体实现，同时还要提供对外的操作接口。这个就像操作系统会提供标准的编程接口，比如Win32编程接口一样，TCP/IP也要提供可供程序员做网络开发所用的接口，这就是Socket编程接口。

所以，Socket跟TCP/IP并没有必然的联系，Socket编程接口在设计的时候，就希望能适应其他的网络协议。Socket的出现只是可以更方便的使用TCP/IP协议栈而已，其对TCP/IP进行了抽象，形成了一些最基本的函数接口，比如Send,Listen等。

16. 什么是SYN攻击？

我们都知道 TCP 连接建立是需要三次握手，假设攻击者短时间伪造不同 IP 地址的 SYN 报文，服务端每接收到一个SVN 报文，就进入SYN_RCVD 状态，但服务端发送出去的 ACK + SYN 报文，无法得到未知IP 主机的 ACK 应答，久而久之就会占满服务端的 SYN 接收队列（未连接队列），使得服务器不能为正常用户服务。

17. 如何避免SYN攻击？

避免SYN攻击的两个方案：

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通过修改内核参数，控制队列大小，并确定好当队列满之后应该如何处理，比如队列满之后，对新的SYN直接回复RST，丢弃连接。

当SYN队列满了之后，后续收到的SYN，不直接进入SYN队列，而是先计算Cookie值，再发送，后续可以验证ACK包的合法性

18. TCP服务器Socket编程流程

服务端初始化 Socket，得到文件描述符

服务端调用 Bind，将绑定在 IP 地址和端口

服务端调用 Listen，进行监听

服务端调用 Accept，建立客户端连接

通过Send向客户端发送消息

通过Receive接收客户端消息

19. TCP客户端Socket编程？

客户端初始化 Socket，得到文件描述符

客户端调用Connect，连接服务器

连接成功调用Send向客户端发送消息

通过Receive接收客户端消息

20. Listen中的backlog参数什么意义？

Linux内核中会维护两个队列：

未完成连接队列（SYN 队列）：接收到一个 SYN 建立连接请求，处于 SYN_RCVD 状态； 已完成连接队列（Accpet 队列）：已完成 TCP 三次握手过程，处于 ESTABLISHED 状态；

在内核 2.2 之后，backlog 变成 Accept 队列，也就是已完成连接建立的队列长度，所以现在通常认为 backlog 是 Accept 队列。