【面试】TCP-IP经典

整理之前的笔记，发现网络通信通俗易懂的解释。

搞清这15个问题，那你就精通了TCP！ 网络协议那么多， 为什么面试喜欢问TCP？ 原因无外乎两个：

1. TCP协议直接与进程打交道，写网络程序要用；
2. TCP协议设计十分精巧，在一个不可靠的IP网络上实现了可靠传输，因为精巧，掌握TCP的原理自然也有难度，对它掌握如何，很能反映面试者的基础水平。闲言少叙，看看这几个问题你能不能答出来！

15个问题：

1. A进程通过TCP向另一台机器上的B进程发送了一个字符串"hello"，TCP返回对方成功接收的确认信息，请问，现在进程A是否可以肯定地说进程B收到了它发送的字符串？
   答案：不能！举反例，进程B所在机器的TCP收到进程A发送的"hello"信息后，告诉进程A发送成功，但有可能没有立即将数据交给进程B，而是放在自己的缓冲区中，等待进程B读取，如果机器此时突然掉电，缓冲区中的信息将丢失，进程B将不可能收到"hello"字符串。
2. 有什么办法来尽量避免上述情况的发生呢？
   答案：将TCP报文段首部中的PSH标志置1，这样会让B端的TCP协议收到数据后尽快交给进程B，能不缓存尽量不要缓存。
3. 我们知道通常TCP连接的建立需要3次握手，关闭需要4次握手，为什么关闭会多一次呢？
   答案：简单说，就是TCP允许半关闭状态的存在。当进程A向进程B发送FIN，B也向A发送确认后。此时此刻的状态就是半关闭状态，A发送的FIN就是告诉B："我要发送的数据都发送完了"但B没有发送FIN给A，有可能代表B还有没发送完的数据，如果B也发送完数据了，B就发送FIN给进程A，进程A确认B发送的FIN，这时，双方都已经发送完了数据，连接就断开了，TCP回收相关资源。
4. 假如服务器突然掉电重启，但客户端并不知情，请问此时二者之间的TCP连接处于什么状态？
   答案：处于半打开状态。就是客户端还觉得连接是正常的，服务器这边已经没有连接的任何信息了。
5. 那么，假如此时客户端通过这个连接向服务器请求数据，服务器会怎么应对呢？
   答案：服务器收到客户端的请求会进行一次ARP查询，获得客户端MAC地址，然而由于已经丢失了所有连接信息，此时的服务器是一脸懵逼（就像喝了孟婆汤！），于是乎，它会发一个RST给客户端，表示："哥们，我不认识你，想跟我说话请先发送SYN！"
6. 假如客户端按照服务器的要求重新建立连接，却搞错了服务器的端口号，会发生什么情况呢？
   答案：有两种可能，一种是服务器端的TCP收到客户端请求，查看本机上是否有进程在监听相应的端口，如果有，就把请求交给这个进程，一般而言，这个进程不会接受这个连接的，于是它会发一个RST给客户端。还有一种可能是TCP没有找到哪个进程在监听相应的端口，于是TCP就会直接发一个RST给客户端，一般而言都会是这种情况。
7. 假如现在有一个多进程服务器，服务器进程为A,接受一个连接后新建一个进程B来处理连接，再接受一个连接后又建一个进程C来处理这个连接，请问，进程ABC是否监听同样的端口？
   答案：是！
8. 那TCP接收到发送给这个端口的报文段，怎么决定发给哪个进程呢？
   答案：首先，所有的SYN报文段都会发送给服务器进程A，其他的报文段依据<sourceIP:port,targetIP:port>这个四元组来决定发送给进程B还是进程C。
9. 假如上面的服务器进程A收到一个连接请求，正在为这个请求创建处理进程的时候，又有新的连接请求进来了，TCP会怎么处理呢？
   答案：一般情况下，服务器进程A会给TCP一个指示，让TCP维护一个适当长度的连接队列，TCP与新连接请求完成三次握手后，就会把这个连接放入连接队列中，服务器进程A会在合适的时候来从这个队列中取连接。
10. 这个连接对列是否会对服务器的并发处理能力产生影响呢？如果会，会有什么影响？
    答案：不会！二者没有必然关系。
11. MSS和MTU各是什么，二者是什么关系？
    答案：MSS是TCP最大报文段长度，就是TCP发送数据需要对数据分段时，最大的段的字节数。MTU是最大传输单元，通常由网卡的硬件特性规定，表示通过该网卡传输的数据单元最大的字节数。MSS要受同一台机器上的MTU限制。比如MTU为1500字节，那么MSS就只能是1460字节，这是因为1460字节的数据在通过网卡向外传输时，会加上20字节的ip头和20字节的tcp头。
12. 假设机器A和B的MSS分别是1400和1600，请问，A通过TCP向B发送数据时，是否可以发送长度为1600字节的数据段？
    答案：不可以，虽然发送1600字节的数据段没有突破B的MSS，但是突破了A自己的MSS。这样一来，当这1600字节的数据段通过A的网卡向B发送时，会被切分为2个IP片，每个为840字节，以保证不突破A的MTU，这显然降低了传输的效率，因为两个840字节中有着相同的IP头和TCP头。
13. 机器A和B有一条TCP连接，假如A想尽快断开连接，应当怎么办？
    答案：A可以直接给B发送一个RST，就可以了，相当于告诉B，我关闭连接了，你看着办吧。这叫做异常关闭。
14. B的TCP收到A发来的RST，会怎么办？
    答案：B的TCP会告诉上层的进程，连接已经断开了，然后就会回收这条连接的资源，并不会发送任何确认信息给A。所谓你无情休怪我不义。
15. 假设A正常断开与B的TCP连接，当收到B的FIN时，A发送ACK给B，是否就算完成了4次握手，连接已经成功断开？
    答案：不是，A的TCP会启动一个定时器，等待2MSL的时间，这主要是为了防止A的ACK没有成功传到B，让B以为自己的FIN没有送到A处，反复重传FIN的问题。2MSL的时间到时，如果A没有再次收到B的FIN，说明B成功收到A的ACK，A就可以安全地断开这个连接，若期间再次收到B的FIN，则A会重传ACK。

作者：初识微夏
链接：https://www.zhihu.com/question/28943943/answer/155660761
来源：知乎