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File metadata and controls

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  • 1、TCP 新认识

    • TCP 并不保证数据一定被对端所接收，因为这是不可能做到的。如果有可能，TCP 就把数据传送到对方端点，否则就（通过放弃重传并中断连接这一手段）通知用户。因此 TCP 并不能被描述为 100% 可靠，它提供的是数据的可靠递送或故障的可靠通知。

  • 2、TCP 选项

    • MSS 选项

      • 发送 SYN 的 TCP 一端使用本选项通告它的 MSS，即它在本连接的每个 TCP 报文段愿意接收的最大数据量。发送端 TCP 使用接收端的 MSS 作为所发送报文段的最大大小。可以利用 TCP_MAXSEG 套接字选项设置和提取该 TCP 选项。
      • @20190131 17:50 补充:
        • MSS 之所以存在是因为 MTU，MTU 限制了 IP 数据报的长度范围，因此也限制了 TCP 报文段的长度范围，也就限制了应用层报文的最大范围。
        • MTU 上限的存在，基于下列两个原因:
          • 丢包和差错发生在大包上的概率大于小包，因此包长不能无上限增加。
          • CSMA/CD 采用的策略是先侦听信道有没有被使用，若被使用就让发送者独占信道而不去打扰，如果帧长过大，那么一个发送者将会很长时间占用信道，这对于其他潜在的信道使用者来说不公平。
        • MTU 下限的存在，基于下列两个原因:
          • 小分组不利用提高信道的使用率，因为间隙的存在，所以包长不能过小。
          • CSMA/CD 必须在传输完一个帧前监听到是否有碰撞事件的发生，因此帧长有一个最小下限。

    • 窗口规模选项

      • TCP 首部中的接收窗口字段最大只能表示 65536 字节，而在当今高速网络连接或长延迟路径（卫星链路）要求有更大的窗口以获得尽可能大的吞吐量。这个新选项指定 TCP 首部中的接收窗口必须左移的位数 (0 ~ 14)，因此所能提供的最大窗口接近 1 GB (65536 x 2^14)

    • 时间戳选项

      • 防止发生无穷计数问题导致的失而复现的分组可能造成的数据损坏。作为网络编程人员，无需考虑该选项。

  • 3、TCP 状态转换图

    • ⚠️ 主动打开的状态有哪些？

      • SYN_SENT ESTABLISHED CLOSED

    • ⚠️ 被动打开的状态有哪些？

      • LISTEN SYN_RCVD ESTABLISHED

    • ⚠️ 主动关闭的状态？

      • FIN_WAIT_1 FIN_WAIT_2 TIME_WAIT CLOSING

    • ⚠️ 被动关闭的状态？

      • CLOSE_WAIT LAST_ACK

    • ⚠️ 同时打开，同时关闭

      • 主动打开方在 SYN_SENT 时收到 SYN 分组，那么主动打开方发送 SYN ACK 后切换为被动打开

      • 主动关闭方在 FIN_WAIT_1 时收到 FIN 分组，那么主动关闭方发送 ACK 后进入 CLOSING 状态，等待自己发送的 FIN 的 ACK

      • 主动关闭方在 FIN_WAIT_1 时收到 FIN ACK 分组，说明双方都没有数据要发送了，那么主动关闭方发送 ACK 后进入 TIME_WAIT 状态

    • ⚠️ 被动打开时收到 RST

      • 被动打开方在 SYN_RCVD 时收到 RST，说明主动打开方异常关闭，那么被动打开方恢复到 CLOSED 状态

  • 4、MSL 的意义

    • MSL 就是一个 IP 数据报在网络中存活的最长时间，这个时间必然是有限的，因为 TTL 字段的作用，该时间在各操作系统中的实现从 1 分钟到 4 分钟不等。

    • TIME_WAIT 状态要求必须等待 2MSL TCP 才能最终释放资源。

  • 5、TIME_WAIT 存在的意义

    • 可靠的实现 TCP 全双工连接的终止

      • 假设主动关闭方的最后一个 ACK 丢失，那么如果没有 TIME_WAIT 状态，主动关闭方发送完 ACK 后就释放了 TCP 的资源，那么当被动关闭方发送 FIN 后，就会收到 RST，那么这个分组被被动关闭方解释为一个错误 "Connection Reset by peer"。

    • 允许老的重复分组在网络中消逝

      • 假设在 IP_A Port_A 和 IP_B Port_B 之间建立 TCP 连接，传输数据，然后断开，然后又在相同 IP 和 Port 之间建立 TCP 连接，那么要防止老的重复的分组被新的 TCP 连接所接纳。因此 TCP 断开连接后，必须等待自己产生的分组都在网络中消逝后，才能在相同的 IP 和 Port 之间建立 TCP 连接。

  • 6、最小重组缓冲区大小

    • IPv4 最小重组缓冲区大小为 576 字节，IPv6 为 1500 字节。TCP 双方通过通告 MSS 来间接指定最小重组缓冲区大小，如果 MSS 是 300，那么最小重组缓冲区就是 340。如果没有通告 MSS 的大小，那么默认是 576 字节。一般而言，最小重组缓冲区大小等于 MTU。

  • 7、ICMPv4 错误

    • 当路由器接收到一个超过其外出链路 MTU 大小并且设置了 DF (Dont't fragment) 位的数据报时，它将产生一个 ICMPv4 "destination unreachable, fragmentation needed but DF bit set" 出错信息。

  • 8、路径 MTU

    • 在两个主机之间的路径中最小的 MTU 被称为路径 MTU (path MTU)，IPv4 的 DF 位和 IPv6 的隐含 DF 位可用于路径 MTU 发现，如果基于 IPv4 的 TCP 使用该技术，那么它将在所发送的所有数据报中设置 DF 位。如果某个中间路由器返回一个 ICMP "destination unreachable, fragmentation needed but DF bit set" 错误，TCP 就减小每个数据报的数据量并重传。路径 MTU 发现对于 IPv4 是可选的。

    • 路径 MTU 发现在如今的因特网上有问题，因为许多防火墙都丢弃所有 ICMP 消息，包括用于路径 MTU 发现的消息，这意味着 TCP 永远得不到要求它降低所发送数据量的信号。