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| 2 | +layout: post |
| 3 | +title: "TCP的罪与罚" |
| 4 | +subtitle: "3次握手,4次分手,什么是多路复用,通信以什么行式存在" |
| 5 | +date: 2018-02-01 |
| 6 | +author: "LSG" |
| 7 | +header-img: "img/tcp.png" |
| 8 | +catalog: true |
| 9 | +tags: |
| 10 | + - tcp |
| 11 | + - nio |
| 12 | + - network |
| 13 | + - Multiplexing |
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| 16 | +> TCP(Transmission Control Protocol)传输控制协议,网络编程中会话层编程将遵守传输层的协议,不用关心传输层一下的细节就能实现网络编程 |
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| 20 | +## osi 网络7层协议 |
| 21 | +主要分为:应用层面和内核层面,主要为解耦,底层规范 |
| 22 | +### app: |
| 23 | +**app{** |
| 24 | + |
| 25 | +- 应用层 ->TELNET，HTTP，FTP，NFS，SMTP 与其它计算机进行通讯的一个应用，它是对应应用程序的通信服务的。 |
| 26 | +- 展示层 -> 这一层的主要功能是定义数据格式及加密 |
| 27 | +- 会话层 ->RPC，SQL等。 如何开始、控制和结束一个会话，包括对多个双向消息的控制和管理， |
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| 29 | +**}** |
| 30 | +### kernel: |
| 31 | +**kernel{** |
| 32 | + |
| 33 | +- 传输层 ->是否选择差错恢复协议还是无差错恢复协议，及在同一主机上对不同应用的数据流的输入进行复用，还包括对收到的顺序不对的数据包的重新排序功能。 TCP，UDP，SPX。 |
| 34 | +- 网络层 ->对端到端的包传输进行定义，定义了路由实现的方式和学习的方式。定义了如何将一个包分解成更小的包的分段方法 IP，IPX等。 |
| 35 | +- 数据链路层 ->它定义了在单个链路上如何传输数据。 ATM，FDDI等 |
| 36 | +- 物理层 ->连接头、帧、帧的使用、电流、编码及光调制等都属于各种物理层规范中的内容。物理层常用多个规范完成对所有细节的定义。 Rj45，802.3等。 |
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| 38 | +**}** |
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| 41 | + |
| 42 | +## 3次握手和4次分手 |
| 43 | +### 3次握手详解,为什么需要三次? |
| 44 | +TCP是主机对主机层的传输控制协议，提供可靠的连接服务，采用三次握手确认建立一个连接： |
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| 46 | +**位码**即tcp标志位，有6种标示： |
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| 48 | +- SYN(synchronous建立联机) |
| 49 | +- ACK(acknowledgement 确认) |
| 50 | +- PSH(push传送) |
| 51 | +- FIN(finish结束) |
| 52 | +- RST(reset重置) |
| 53 | +- URG(urgent紧急) |
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| 55 | +**关键名词** |
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| 57 | +- Sequence number(顺序号码) |
| 58 | +- Acknowledge number(确认号码) |
| 59 | + |
| 60 | +第一次握手：主机A发送位码为syn＝1，随机产生seq number=1234567的数据包到服务器，主机B由SYN=1知道，A要求建立联机； |
| 61 | + |
| 62 | +第二次握手：主机B收到请求后要确认联机信息，向A发送ack number=(主机A的seq+1)，syn=1，ack=1，随机产生seq=7654321的包； |
| 63 | + |
| 64 | +第三次握手：主机A收到后检查ack number是否正确，即第一次发送的seq number+1，以及位码ack是否为1，若正确，主机A会再发送ack number=(主机B的seq+1)，ack=1，主机B收到后确认seq值与ack=1则连接建立成功。对应socket或其它应用进入Established阶段 |
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| 66 | + |
| 67 | +#### 3次的原因: |
| 68 | +因为网络链接非物理连接,需要双方确认能互相正确应答,三次握手最少的确认了链接可靠性 |
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| 70 | +### 什么是SYN包 以及SYN攻击原理 |
| 71 | + |
| 72 | +[https://blog.csdn.net/zzz_781111/article/details/4183743](https://blog.csdn.net/zzz_781111/article/details/4183743) |
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| 74 | +### 4次分手详解,为什么需要四次? |
| 75 | + |
| 76 | +建立一个连接需要三次握手，而终止一个连接要经过四次握手，这是由TCP的半关闭（half-close）造成的。具体过程如下图所示。 |
| 77 | +（1） 某个应用进程首先调用close，称该端执行“主动关闭”（active close）。该端的TCP于是发送一个FIN分节，表示数据发送完毕。 |
| 78 | +（2） 接收到这个FIN的对端执行 “被动关闭”（passive close），这个FIN由TCP确认。 |
| 79 | +注意：当TCP链接中A向B发送 FIN 请求关闭，另一端B回应ACK之后，并没有立即发送 FIN 给A,A方处于半连接状态（半开关），此时A可以接收B发送的数据，但是A已经不能再向B发送数据。 |
| 80 | +（3） 一段时间后，接收到这个文件结束符的应用进程将调用close关闭它的套接字。这导致它的TCP也发送一个FIN。 |
| 81 | +（4） 接收这个最终FIN的原发送端TCP（即执行主动关闭的那一端）确认这个FIN。 [3] |
| 82 | +既然每个方向都需要一个FIN和一个ACK，因此通常需要4个分节。 |
| 83 | +注意： |
| 84 | +（1） “通常”是指，某些情况下，步骤1的FIN随数据一起发送，另外，步骤2和步骤3发送的分节都出自执行被动关闭那一端，有可能被合并成一个分节。 |
| 85 | +（2） 在步骤2与步骤3之间，从执行被动关闭一端到执行主动关闭一端流动数据是可能的，这称为“半关闭”（half-close）。 |
| 86 | +（3） 当一个Unix进程无论自愿地（调用exit或从main函数返回）还是非自愿地（收到一个终止本进程的信号）终止时，所有打开的描述符都被关闭，这也导致仍然打开的任何TCP连接上也发出一个FIN。 |
| 87 | +无论是客户还是服务器，任何一端都可以执行主动关闭。通常情况是，客户执行主动关闭，但是某些协议，例如，HTTP/1.0却由服务器执行主动关闭。 |
| 88 | + |
| 89 | +#### 4次的原因 |
| 90 | +所以总的来说,非通常情况下,可以3次分手,但是如果**由于半关闭的原因,将必不可少的必要的4次分手** |
| 91 | + |
| 92 | +## linux的io多路复用 |
| 93 | +### 图解: |
| 94 | +OR |
| 95 | +**I/O multiplexing 这里面的 multiplexing 指的其实是在单个线程通过记录跟踪每一个Sock(I/O流)的状态(对应空管塔里面的Fight progress strip槽)来同时管理多个I/O流**. |
| 96 | +### socket |
| 97 | +每一个网络通信的进程至少对应着一个Socket。向Socket的ID中写数据，相当于向网络发送数据，向Socket中读数据，相当于从网络中接收数据。而且这些套接字都有唯一标识符——端口号port。 |
| 98 | +### 应用间通信图解: |
| 99 | + |
| 100 | +### TCP通信: |
| 101 | + TCP套接字是由一个四元组**（源IP地址、源端口号，目的IP地址，目的端口号）**来标识的。这样，当一个TCP报文段从网络到达一台主机时，主机会使用全部4个值来将报文段定向，即多路分解到相应的套接字。 |
| 102 | +多路复用就是从源主机的不同套接字中收集数据块，并为每个数据块封装上首部信息从而生成报文段，然后将报文段传递到网络层中去。 |
| 103 | +多路复用的要求：1、套接字有唯一标识符。2、每个报文段有特殊字段（源端口号字段和目的端口号字段）来指示该报文段所要交付到的套接字。 |
| 104 | +### UDP通信 |
| 105 | + 在使用UDP来传输报文段时，一个UDP套接字是由一个含有目的IP地址和目的端口号的二元组来全面标识的。因此，如果两个UDP报文段有不同的源IP地址和源端口，但具有相同的IP地址和目的端口号，那么这两个报文段将通过相同的目的端口号定向到相同的目的进程。 |
| 106 | +### select/poll/epoll |
| 107 | +epoll基于事件驱动，epoll_ctl注册事件并注册callback回调函数，epoll_wait只返回发生的事件避免了像select和poll对事件的整个轮寻操作。 |
| 108 | +## 从应用层到传输层依次往下的实现 |
| 109 | +用 server ip+port 和 client ip+port 定位一个tcp链接 |
| 110 | +首先 server socket 打开一个listen,监听要来的链接 |
| 111 | +来一个client要求建立连接,linux为它开辟一个文件用来存 ip+port的文件缓冲区,形成ESTABLISHED链接 |
| 112 | + |
| 113 | +#### 查看所在hadoop集群机器上tcp情况 |
| 114 | + |
| 115 | +#### 查看所在hadoop集群机器上所开的本地监听server |
| 116 | + |
| 117 | +## netty中的 boss和worker / LISTEN 和 ESTABLISHED |
| 118 | + |
| 119 | +## reference |
| 120 | + |
| 121 | +- [关于TCP协议的总结](https://www.jianshu.com/p/e916bfb27daa) |
| 122 | +- [计算机网络运输层之多路复用与多路分解](https://blog.csdn.net/ziyonghong/article/details/87896546) |
| 123 | +- [知乎: IO 多路复用是什么意思？](https://www.zhihu.com/question/32163005) |
| 124 | +- [nio轮询方式与epoll](BIO\NIO\AIO再理解，nio轮询方式与epoll) |
| 125 | +- [Understanding the TCP/IP protocol suite](https://blog.serverdensity.com/tcpip-three-way-handshake-traceroute/) |
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