上位机
1. OSI参考模型与TCP/IP参考模型的区别
解答
OSI参考模型是一个7层模型，包括应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。而TCP/IP模型基于OSI模型进行了简化，形成一个4层模型。两者都采用分层体系结构，都是对等的层间通信。尽管TCP/IP模型比OSI模型更简洁，但在功能上差别不大，都是为了实现终端之间的通信。
2. TCP通信位于网络模型的哪一层？
解答
TCP（Transmission Control Protocol）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，无论是OSI参考模型还是TCP/IP参考模型，TCP都位于传输层。它在不可靠的互联网络上提供可靠的端到端字节流传输。
3. 如何理解面向连接、可靠、字节流？
解答
面向连接：TCP是点对点的通信协议，不能像UDP那样同时向多个主机发送消息。 可靠的：TCP能够保证报文到达接收端，即使网络链路变化。 字节流：基于字节流的传输，即无论消息大小都可以传输，消息是有序的，重复报文会自动丢弃。
4. 为什么需要TCP协议？
解答
因为IP层是不可靠的，它不保证网络包的交付、按序交付和完整交付。因此，需要TCP协议在传输层上保证数据包的可靠性。
5. TCP与UDP之间的区别及联系？
解答
- 连接机制：TCP是面向连接的传输层协议，UDP不需要连接。
- 服务对象：TCP是一对一的两点服务，UDP支持一对一、一对多、多对多。
- 可靠性：TCP保证数据不丢失、不重复、按序到达，UDP是尽最大努力交付，不保证数据交付。
- 拥塞控制、流量控制：TCP有拥塞控制和流量控制机制，UDP没有这些机制。
6. TCP首部报文分析
解答
TCP首部至少占用20个字节，包含源端口号、目标端口号、序列号、应答号、控制位、校验和等。
7. 简要说明TCP三次握手
解答
- 客户端发送SYN报文，seq=x，SYN=1。
- 服务器回复SYN+ACK报文，seq=y，ack=x+1，SYN=1，ACK=1。
- 客户端回复ACK报文，ack=y+1，ACK=1。
8. 简要说明TCP四次挥手
解答
- 客户端发送FIN报文，进入FIN_WAIT_1状态。
- 服务器回复ACK报文，进入CLOSED_WAIT状态。
- 客户端收到ACK后，进入FIN_WAIT_2状态。
- 服务器发送FIN报文，进入LAST_ACK状态。
- 客户端回复ACK报文，进入TIME_WAIT状态，最终进入CLOSE状态。
- 服务器收到ACK后，进入CLOSE状态。
9. TCP握手为什么刚好是三次？
解答
通过三次握手可以防止历史连接的建立，减少资源开销，帮助双方同步初始化序列号。两次握手无法防止历史连接的建立，四次握手通信次数过多。
10. TCP挥手为什么需要四次？
解答
客户端和服务端需要分别发送FIN报文和ACK报文，服务端可能在收到FIN报文后还有数据需要处理和发送，因此ACK和FIN一般会分开发送。
11. 四次挥手中的TIME_WAIT状态？
解答
主动关闭连接的一方进入TIME_WAIT状态，防止相同端口重新连接时收到旧数据包，保证被动关闭方能正确关闭连接。
12. 为什么TIME_WAIT时间为2MSL？
解答
MSL是报文最大生存时间，2MSL保证被动关闭方能收到最后的ACK报文，防止重复的FIN报文引发错误。
13. 什么是TCP的保活机制？
解答
在连接闲置一定时间后，发送探测报文以确定连接状态，如果多个探测报文无响应，则认为连接已经死亡。
14. 已经建立连接，客户端故障怎么办？
解答
触发TCP保活机制，根据保活时间、探测次数和探测间隔判断连接是否失效。默认保活时间为7200秒，探测次数为9，探测间隔为75秒。
15. TCP/IP协议与Socket之间是什么关系？
解答
TCP/IP是协议栈，Socket是编程接口。Socket提供标准编程接口，方便使用TCP/IP协议栈进行网络开发。
16. 什么是SYN攻击？
解答
攻击者伪造不同IP地址发送大量SYN报文，服务端进入SYN_RCVD状态，队列被占满，正常用户无法连接。
17. 如何避免SYN攻击？
解答
通过修改内核参数控制队列大小，或者计算Cookie值并验证ACK包合法性，防止队列被占满。
18. TCP服务器Socket编程流程
解答
- 初始化Socket，得到文件描述符。
- 调用Bind，绑定IP地址和端口。
- 调用Listen，进行监听。
- 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编程流程
解答
- 初始化Socket，得到文件描述符。
- 调用Connect，连接服务器。
- 连接成功后调用Send发送消息。
- 通过Receive接收消息。
20. Listen中的backlog参数意义
解答
Linux内核维护两个队列：未完成连接队列（SYN队列）和已完成连接队列（Accept队列）。backlog参数指的是Accept队列的长度。
21. 什么是滑动窗口机制？
解答
滑动窗口机制是TCP用来控制数据流量的一种方法。发送方维护一个窗口大小，表示可以发送但未被确认的数据量。接收方通过发送窗口大小来通知发送方自己能接收的最大数据量，从而防止接收方的缓冲区溢出。
22. 什么是拥塞控制？
解答
拥塞控制是为了防止网络拥堵而采取的一系列措施。TCP的拥塞控制算法包括慢启动、拥塞避免、快速重传和快速恢复。慢启动阶段，拥塞窗口（cwnd）逐渐增大；在拥塞避免阶段，cwnd缓慢增大；快速重传和快速恢复用于在丢包时快速恢复数据传输。
23. TCP如何保证数据传输的可靠性？
解答
TCP通过以下几种方式保证数据传输的可靠性：
- 序列号：保证数据包按序到达。
- 确认应答（ACK）：确认收到的数据包。
- 重传机制：超时未收到ACK时重传数据包。
- 校验和：检测数据传输中的错误。
- 流量控制：通过滑动窗口机制防止接收方缓冲区溢出。
- 拥塞控制：防止网络拥塞。
24. 什么是Nagle算法？
解答
Nagle算法是一种用于减少小包传输的算法。当TCP连接中有未确认的数据时，新数据不能发送，直到所有未确认的数据都被确认。这样可以减少网络中的小包数量，提高网络效率。应用程序可以通过禁用Nagle算法（即设置TCP_NODELAY选项）来降低传输延迟。
25. TCP延迟确认机制是什么？
解答
TCP延迟确认机制是指接收方在接收到数据包后，不立即发送ACK，而是等待一小段时间，可能将多个数据包的确认合并到一个ACK中。这种机制可以减少ACK的数量，提高网络效率，但也可能增加传输延迟。应用程序可以通过禁用延迟确认（如设置TCP_QUICKACK选项）来降低延迟。