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  • 作业任务06

    1、http协议请求流程

    HTTP协议是通过标准URL来请求指定的服务器中指定服务的,用户输入URL,根据HTTP协议获取主机名,客户端 想要ip地址,首先进行DNS解析,先检查自身有没有域名对应的ip地址,如果有,就进行解析,如果没有,再去找浏览器缓存,如果浏览器缓存没有,再去找host文件,如果host文件也没有,再去找当地的DNS服务器,如果当地的DNS服务器没有找到域名对应的ip地址,DNS服务器首先去找根”.”,根域名服务器没有,就返回给它一个顶级域,然后DNS再去找顶级域,顶级域服务器没有,就返回给它一个二级域,然后DNS再去找二级域服务器,二级域服务器根据域名找到了对应的Ip地址,并把解析结果返回给当地的DNS服务器,当地的DNS服务器缓存到本地,并返回给客户端。

    客户端有了ip地址,对服务器进行连接,进行三次握手,首先客户端对服务器发送请求连接报文,SYN=1,初始序号为x,客户端处于SYN-SENT(同步已发送)状态。服务器接受后并确认报文ACK=1,确认序号为x+1,服务器也想和客户端请求连接,同时也发送了请求连接报文,SYN=1,初始序号为y,服务器处于SYN-RCVD(同步收到)状态。客户端接受后并确认报文ACK=1,客户端的重组序号为x+1。客户端与服务器确认连接。客户端处于ESTABLISHED(已建立连接)状态,当服务器收到了客户端的确认后也会处于ESTABLISHED(已建立连接)状态。

     然后客户端对服务器发送了一条http的请求,服务器接受后并响应客户端,提供服务。

    客户端获取了网页。

         最后客户端与服务器进行断开连接,客户端向服务端发送了断开连接请求报文,FIN=1,序号为x,客户端正处于终止等待状态1(FIN_WAIT-1),服务器接受后并确认报文ACK=1,确认序号为x+1,服务器的序号为y,并回复客户端,服务器正处于关闭等待状态(CLOSE_WAIT)。客户端接受后并确认报文,ACK=1确认序号为y+1,客户端进入终止等待状态2(FIN_WAIT-2)。服务器也想和客户端断开连接,就发送了断开连接请求报文,FIN=1,重组序号为u,服务器正处于最后确认状态。客户端接受后并确认报文ACK=1,确认序号为u+1。客户端进入时间等待状态(TIME_WAIT)。等待最长报文段寿命的2倍,防止网络断开,ACK丢失,如果等待了2MSL依然没有回复,则证明服务器已经关闭状态了(CLOSED),客户端也可以关闭连接了,最终完四次挥手。

    2.tcp有限状态机

    CLOSE:起点,即初始状态;

    LISTEN:被动打开,服务器端的状态变为LISTEN状态(监听);

    SYN-RECVD(同步收到):服务器端收到SYN后,状态为SYN,发送SYN+ACK;

    SYN-SENT(同步已发送):应用程序发送SYN后,状态为SYN-SENT;

    ESTABLISHED(已建立连接):SYN-RECVD收到ACK后,状态为ESTABLISHED,SYN-SENT收到SYN+ACK,发送ACK,状态为ESTABLISHED;

    CLOSE_WAIT(关闭等待):服务器端在收到FIN后,发送ACK,状态变为CLOSE_WAIT,如果此时服务器端还有数据要传送,那么就发送,直到数据发送完毕,此时,服务器端发送FIN,状态变为LAST-ACK;

    FIN-WAIT-1:应用程序端发送FIN,准备断开TCP连接,状态从ESTABLISHED状态变为FIN-WAIT-1;

    FIN-WAIT-2:应用程序端只有收到服务器端ACK信号,并没有收到FIN信号,说明服务器端还有数据要传输,那么此时为半连接;

    TIME_WAIT:有两种方式进入该状态:

    1.从FIN-WAIT-1进入,此时应用程序端口收到FIN+ACK,并向服务器端口发送ACK;

    2.FIN-WAIT-2进入,此时应用程序端口收到了FIN,然后向服务器发送ACK;TIME-WAIT是为了实现TCP全双工连接的可靠性闭,用来重发可能丢失的ACK报文,需要持续2MSL,假如应用程序端口在进入TIME_WAIT后,2个MSL时间内并没有收到FIN,说明应用程序最后发出的ACK已经收到了;

    常见面试题

    【问题1】为什么连接的时候是三次握手,关闭的时候却是四次握手?

    答: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。

    【问题2】为什么TIME_WAIT状态需要经过2MSL(最大报文段生存时间)才能返回到CLOSE状态?

    答:虽然按道理,四个报文都发送完毕,我们可以直接进入CLOSE状态了,但是我们必须假象网络是不可靠的,有可以最后一个ACK丢失。所以TIME_WAIT状态就是用来重发可能丢失的ACK报文。在Client发送出最后的ACK回复,但该ACK可能丢失。Server如果没有收到ACK,将不断重复发送FIN片段。所以Client不能立即关闭,它必须确认Server接收到了该ACK。Client会在发送出ACK之后进入到TIME_WAIT状态。Client会设置一个计时器,等待2MSL的时间。如果在该时间内再次收到FIN,那么Client会重发ACK并再次等待2MSL。所谓的2MSL是两倍的MSL(Maximum Segment Lifetime)。MSL指一个片段在网络中最大的存活时间,2MSL就是一个发送和一个回复所需的最大时间。如果直到2MSL,Client都没有再次收到FIN,那么Client推断ACK已经被成功接收,则结束TCP连接。

    【问题3】为什么不能用两次握手进行连接?

    答:3次握手完成两个重要的功能,既要双方做好发送数据的准备工作(双方都知道彼此已准备好),也要允许双方就初始序列号进行协商,这个序列号在握手过程中被发送和确认。

           现在把三次握手改成仅需要两次握手,死锁是可能发生的。作为例子,考虑计算机S和C之间的通信,假定C给S发送一个连接请求分组,S收到了这个分组,并发 送了确认应答分组。按照两次握手的协定,S认为连接已经成功地建立了,可以开始发送数据分组。可是,C在S的应答分组在传输中被丢失的情况下,将不知道S 是否已准备好,不知道S建立什么样的序列号,C甚至怀疑S是否收到自己的连接请求分组。在这种情况下,C认为连接还未建立成功,将忽略S发来的任何数据分 组,只等待连接确认应答分组。而S在发出的分组超时后,重复发送同样的分组。这样就形成了死锁。

    【问题4】如果已经建立了连接,但是客户端突然出现故障了怎么办?

    TCP还设有一个保活计时器,显然,客户端如果出现故障,服务器不能一直等下去,白白浪费资源。服务器每收到一次客户端的请求后都会重新复位这个计时器,时间通常是设置为2小时,若两小时还没有收到客户端的任何数据,服务器就会发送一个探测报文段,以后每隔75秒钟发送一次。若一连发送10个探测报文仍然没反应,服务器就认为客户端出了故障,接着就关闭连接。

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