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TCP通信協議應該是上位機開發中應用最廣泛的協議，無論是西門子S7協議、三菱MC協議或者是歐姆龍的Fins-TCP協議等，都是TCP通信協議的典型應用。很多人在上位機面試時，都會被問到關於TCP通信的一些問題，比如三次握手和四次揮手、TCP與Socket之間的聯系等，為了便於大家更好地理解TCP通信，我整理了一套關於TCP通信的20個常見的面試題：
01、OSI參考模型與TCP/IP參考模型
如上圖所示，OSI參考模型為7層模型，依次為應用層、表示層、會話層、傳輸層、網絡層、數據鏈路層及物理層，TCP/IP模型是在OSI參考模型的基礎上做了一定的精簡，形成一個4層模型。在層次關系上，兩者都采用了分層體系結構，都是對等的層間通信，不同之處在於TCP/IP參考模型比OSI參考模型層次更清晰簡練，在功能上，兩者差別不大，都是為了實現兩個或多個終端之間的通信。
02、TCP通信位於網絡模型的哪一層？
TCP（Transmission Control Protocol）是一種面向連接的、可靠的、基於字節流的傳輸層通信協議，無論是OSI參考模型，還是TCP/IP參考模型，TCP都位於傳輸層，TCP是為了在不可靠的互聯網絡上提供可靠的端到端字節流而專門設計的一個傳輸協議。
03、如何理解面向連接、可靠、字節流？
面向連接：意味着TCP是點對點之間的通信，不能像UDP那樣可以一個主機同時向多個主機發送消息，也就是無法實現一對多的情形。
可靠的：無論網絡鏈路如何變化，TCP都可以保障報文能夠到達接收端。
字節流：基於字節流，意味着無論我們消息有多大都可以進行傳輸。並且消息是有序的，當前一個消息沒有收到的時候，即使它先收到了后面的字節已經收到，那么也不能扔給應用層去處理，同時對重復的報文會自動丟棄。
04、為什么需要TCP協議？
因為IP層是不可靠的，它不保證網絡包的一定交付、不保證按序交付、也不保證完整交付。因此如果需要保證網絡數據包的可靠性，就必須要通過上層即傳輸層的TCP協議來保證。
05、TCP與UDP之間區別及聯系？
TCP與UDP都屬於傳輸層協議，區別如下：
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連接機制
TCP 是面向連接的傳輸層協議
UDP 是不需要連接
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服務對象
TCP 是一對一的兩點服務
UDP 支持一對一、一對多、多對多
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可靠性
TCP 保證數據不丟失、不重復、按需到達
UDP 是盡最大努力交付，不保證交付數據
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擁塞控制、流量控制
TCP 有擁塞控制和流量控制機制
UDP 則沒有擁塞控制和流量控制機制
06、TCP首部報文分析
TCP的首部至少占用20個字節，包含的內容有源端口號、目標端口號、序列號、應答號、控制位、校驗和等，具體如下所示：
07、簡要說明TCP三次握手
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服務器與客戶端均處於CLOSE狀態
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服務器先主動監聽某端口，處理LISTEN狀態
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客戶端發送SYN報文，seq=x，SYN=1
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服務器回復SYN+ACK報文，seq=y，ack=x+1，SYN=1，ACK=1
- 客戶端回復ACK報文，ack=y+1，ACK=1
08、簡要說明TCP四次揮手
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服務器與客戶端均處於ESTABLISHED狀態
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客戶端打算關閉連接，發送一個 FIN 報文，進入 FIN_WAIT_1 狀態。
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服務端回復 ACK報文，進入 CLOSED_WAIT 狀態。
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客戶端收到 ACK 應答報文后，進入 FIN_WAIT_2 狀態。
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服務端處理完數據后，向客戶端發送 FIN 報文，進入 LAST_ACK 狀態。
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客戶端回復一個 ACK 應答報文，之后進入 TIME_WAIT 狀態
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服務器收到 ACK 應答報文后，進入了 CLOSE 狀態，服務端完成連接的關閉。
- 客戶端在經過 2MSL 一段時間后，自動進入 CLOSE 狀態，客戶端也完成連接的關閉。
09、TCP握手為什么剛好是三次？
TCP 建立連接時，通過三次握手能防止歷史連接的建立，能減少雙方不必要的資源開銷，能幫助雙方同步初始化序列號。序列號能夠保證數據包不重復、不丟棄和按序傳輸。
不使用「兩次握手」和「四次握手」的原因：
兩次握手：無法防止歷史連接的建立，會造成雙方資源的浪費，也無法可靠的同步雙方序列號；
四次握手：三次握手就已經理論上最少可靠連接建立，所以不需要使用更多的通信次數。
10、TCP揮手為什么需要四次？
回顧下四次揮手雙方發 FIN 包的過程，就能理解為什么揮手需要四次：
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關閉連接時，客戶端向服務端發送 FIN 時，僅僅表示客戶端不再發送數據了但是還能接收數據。
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服務器收到客戶端的 FIN 報文時，先回一個 ACK 應答報文，而服務端可能還有數據需要處理和發送，等服務端不再發送數據時，才發送 FIN 報文給客戶端來表示同意現在關閉連接。
由於服務端通常需要等待完成數據的發送和處理，所以服務端的 ACK 和 FIN 一般都會分開發送，從而比三次握手導致多了一次。
今日直播
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