TCP

1、TCP：（Transmission Control Protocol）传输控制协议，是一种面向连接的可靠协议，工作在传输层。
2、面向连接：指的是在发送数据之前，双方都要保证链路的畅通，而且双方都是可以发送数据的。
3、TCP协议的作用：就是用来保证面向连接。
4、报文格式以及每个字段的作用

• S和D port表示源目端口

• seq number表示序列号，TCP链接中传输的数据流中每个字节都编上一个序号。序号字段的值指的是本报文段所发送的数据的第一个字节的序号。

• ack number确认号，是期望收到对方的下一个报文段的数据的第1个字节的序号；

• header length首部长度，指的是TCP报文的数据距离TCP报文段的起始处有多远

• resv服务质量，QOS中做流量标记使用

• urg紧急指针字段，告诉系统此报文中有紧急数据

• ack确认字段，当ack=1时，确认号字段才有效，用来表示TCP建立成功的状态

• psh推送位，接收方应该尽快将这个报文段交给应用层，接收到PSH =
  1的TCP报文段，应尽快的交付接收应用进程，而不再等待整个缓存都填满了后再向上交付。

• rst复位，重建连接标识。当RST=1时，表明TCP连接中出现严重错误（如由于主机崩溃或其他原因），必须释放连接，然后再重新建立连接。

• syn在连接建立时用来同步序号。当SYN=1，ACK=0，表明是连接请求报文，若同意连接，则响应报文中应该使SYN=1，ACK=1；

• fin用来释放连接。当FIN=1，表明此报文的发送方的数据已经发送完毕，并且要求释放；

• 窗口，通知接收方用多大的空间来接收数据 校验和，用来校验数据的完整性

• 紧急指针，指出本报文段中的紧急数据的字节数

• 选项，可变长，定义一些可选的参数

5、TCP连接的三次握手

第一次握手：客户端发送syn包请求服务器建立连接，并初始化seq=j，进入SYN_SENT状态，等待服务器确认；第二次握手：服务器收到syn包后，则将自己的ack位制为1表示同意建立，并发送确认号ack number=j+1进行确认，同时发送syn包请求和客户端建立连接，并初始化seq=k，进入syn_recv状态；
第三次握手：客户端收到syn和ack number后，向服务器进行确认发送ack number=k+1，此时客户端和服务器进入ESTABLSHED状态，完成握手。

6、未连接队列
在三次握手协议中，服务器维护一个未连接队列，该队列为每个客户端的SYN包（syn=j）开设一个条目，该条目表明服务器已收到SYN包，并向客户发出确认，正在等待客户的确认包。这些条目所标识的连接在服务器处于SYN_RECV状态，当服务器收到客户的确认包时，删除该条目，服务器进入ESTABLISHED状态。

7、TIME_WAIT状态存在的原因

• 可靠终止TCP连接。如果最后一个ACK报文因为网络原因被丢弃，此时server因为没有收到ACK而超时重传FIN报文，处于TIME_WAIT状态的client可以继续对FIN报文做回复，向server发送ACK报文。
• 保证让迟来的TCP报文段有足够的时间被识别和丢弃。连接结束了，网络中的延迟报文也应该被丢弃掉，以免影响立刻建立的新连接。

8、为什么需要三次握手？
因为TCP是可靠的传输控制协议，三次握手能保证数据的可靠传输又能提高传输效率。

• 两次握手
  （1）客户端给服务器发送SYN由于网络延时，此时可能导致客户端没有收到syn确认报文，就会重复发送syn，服务器收到后就会回复ACK，连接建立，数据发送完毕，连接关闭。这是由于延迟的syn报文到服务器，服务器就会误认为客户端重新同步，又会给回复一个ack和客户端建立连接。
  （2）服务器给客户端的ack由于网络原因丢弃，此时服务器认为已经建立好了连接，但是客户端没有收到ack报文，认为连接没有建立，此时客户端有将会发送syn重新建立连接，此时服务器认为连接已经建立。

• 四次握手
  1）c给s发送syn同步报文；
  2）s收到c的syn，回复ACK报文；
  3）s给c发送syn同步报文；
  4）c收到s的syn，回复ACK报文；
  若是4次握手，在第二次和第三次之间没有任何数据的交互，分开发送反而多了一次建立，从而会降低速度和效率；

9、四次挥手

1>客户端发送FIN，初始化seq=j，用来断开客户端到服务器的连接
2>服务器收到FIN后，回复ACK，确认序号为j+1；
3>服务器关闭客户端的连接，给客户端发送FIN断开请求，初始化seq=k；
4>客户端收到FIN后，回复ACK确认序号为k+1
10、为什么连接的时候是三次握手，关闭的时候却是四次握手？
因为当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后，可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的，SYN报文是用来同步的。但是关闭连接时，当Server端收到FIN报文时，很可能并不会立即关闭SOCKET，所以只能先回复一个ACK报文，告诉Client端，”你发的FIN报文我收到了”。只有等到我Server端所有的报文都发送完了，我才能发送FIN报文，因此不能一起发送。故需要四步握手。

11、为什么是四次？
TCP是全双工的连接，必须两端同时关闭连接，连接才算真正关闭。
如果一方已经准备关闭写，但是它还可以读另一方发送的数据。发送给FIN结束报文给对方对方收到后，回复ACK报文。当这方也已经写完了准备关闭，发送FIN报文，对方回复ACK。两端都关闭，TCP连接正常关闭。

12、syn攻击
服务器端的资源分配是在二次握手时分配的，而客户端的资源是在完成三次握手时分配的，所以服务器容易受到SYN洪泛攻击，SYN攻击就是Client在短时间内伪造大量不存在的IP地址，并向Server不断地发送SYN包，Server则回复确认包，并等待Client确认，由于源地址不存在，因此Server需要不断重发直至超时，这些伪造的SYN包将长时间占用未连接队列，导致正常的SYN请求因为队列满而被丢弃，从而引起网络拥塞甚至系统瘫痪。
防御SYN攻击

• 减少超时时间
• SYN网关和SYN代理
• 增大半连接数
• SYNcookies技术

SCTP协议

1、SCTP：流控制传输协议，是一种可靠的传输协议，它在两个端点之间提供稳定、有序的数据传递服务。与TCP和UDP不同，SCTP有过多宿主和多流功能，这两种功能均可提高可用性。
2、SCTP实际上是一个面向连接的协议，但SCTP偶联的概念要比TCP的连接具有更广的概念，SCTP对TCP的缺陷进行了一些完善,使得信令传输具有更高的可靠性，SCTP的设计包括适当的拥塞控制、防止泛滥和伪装攻击、更优的实时性能和多归属性支持。
3、SCTP和TCP的区别
最大的区别就是SCTP可以连接多个宿主和支持多流。

• 多宿主：

这里的多宿主可以理解为，比如说电脑上有多个网卡，每个网卡都有对应的IP地址，当进行SCTP建立连接时，可以将多个网卡申明在一个组中，利用组和组建立SCTP连接，当组中的一个成员建立连接失败后，另一个网卡直接切换，不需要重新建立连接。
多宿主的优点：

• 备份，增加了稳定性

• 提高效率

• 多流
  在tcp协议中支持的是多字节，而在SCTP中支持的是多字节，不同之处只是SCTP能够在一个联合中支持多流机制。一个联合中的所有流都是独立的，但均与该联合相关。

4、SCTP联合（可以理解为组）与流之间的关系
每个流都给定了一个流编号，它被编码到SCTP报文中，通过联合在网络上传送。多流非常重要，因为阻塞的流（例如等待重传的流会导致报文的丢失）不会影响同一联合中的其他流。这个问题统称为head-of-lineblocking（对头阻塞）。TCP很容易出现这类阻塞问题

5、SCTP自带DOS防御
当恶意客户机使用虚假的源地址来伪造一个IP报文时，TCP就会出现问题了，这会大量TCPSYN报文攻击服务器。服务器在接收SYN报文之前，要为连接分配资源，但是在大量产生SYN报文的情况下，最终会耗尽自己的资源，从而无法处理新的请求。这种情况就称为服务拒绝（DenialofService）（DoS）攻击。

SCTP可以通过一种4次握手的机制并引入cookie的概念来有效地防止这种攻击的产生。在SCTP中，客户机使用一个INIT报文发起一个连接。服务器使用一个INIT-ACK报文进行响应，其中就包括了cookie（标识这个连接的惟一上下文）。客户机然后就使用一个COOKIE-ECHO报文进行响应，其中包含了服务器所发送的cookie。现在，服务器要为这个连接分配资源，并通过向客户机发送一个COOKIE-ACK报文对其进行响应。
6、报文格式

7、四路连接

• 客户端发送INIT发起连接。
• 服务器收到后，利用INIT-ACK进行响应，其中包括ciikie值
• 客户端收到后，发起cookie-echo进行响应
• 服务器收到后，发送cookie-ack进行响应

8、三次断开类似TCP的三次握手

• 客户端发送shutdown断开请求
• 服务器收到后，回复shutdown-ack进行回复
• 客户端收到后，回复shutdown-completion断开完成

9、继承了UDP的特点
SCTP可以支持无需发送，每个流之间发送无需考虑顺序。