网易考拉2017暑假实习生招聘笔试题(网络问题)

一条tcp连接，主动关闭的一方不可能出现的连接状态为( CLOSE_WAIT  )

 CLOSE_WAIT
 FIN_WAIT2
TIME_WAIT
 FIN_WAIT1

介绍一下TCP连接建立与关闭过程中的状态。TCP连接过程是状态的转换，促使状态发生转换的因素包括用户调用、特定数据包以及超时等，具体状态如下所示：

CLOSED ：初始状态，表示没有任何连接。
LISTEN ： Server 端的某个 Socket 正在监听来自远方的 TCP 端口的连接请求。
SYN_SENT ：发送连接请求后等待确认信息。当客户端 Socket 进行 Connect 连接时，会首先发送 SYN 包，随即进入 SYN_SENT 状态，然后等待 Server 端发送三次握手中的第 2 个包。
SYN_RECEIVED ：收到一个连接请求后回送确认信息和对等的连接请求，然后等待确认信息。通常是建立 TCP 连接的三次握手过程中的一个中间状态，表示 Server 端的 Socket 接收到来自 Client 的 SYN 包，并作出回应。 ESTABLISHED ：表示连接已经建立，可以进行数据传输。
FIN_WAIT_1 ：主动关闭连接的一方等待对方返回 ACK 包。若 Socket 在 ESTABLISHED 状态下主动关闭连接并向对方发送 FIN 包（表示己方不再有数据需要发送），则进入FIN_WAIT_1 状态，等待对方返回 ACK 包，此后还能读取数据，但不能发送数据。在正常情况下，无论对方处于何种状态，都应该马上返回 ACK 包，所以 FIN_WAIT_1 状态一般很难见到。
FIN_WAIT_2 ：主动关闭连接的一方收到对方返回的 ACK 包后，等待对方发送 FIN 包。处于FIN_WAIT_1 状态下的 Socket 收到了对方返回的 ACK 包后，便进入 FIN_WAIT_2 状态。由于 FIN_WAIT_2 状态下的 Socket 需要等待对方发送的 FIN 包，所有常常可以看到。若在FIN_WAIT_1 状态下收到对方发送的同时带有 FIN 和 ACK 的包时，则直接进入 TIME_WAIT状态，无须经过 FIN_WAIT_2 状态。
TIME_WAIT ：主动关闭连接的一方收到对方发送的 FIN 包后返回 ACK 包（表示对方也不再有数据需要发送，此后不能再读取或发送数据），然后等待足够长的时间（ 2MSL ）以确保对方接收到 ACK 包（考虑到丢失 ACK 包的可能和迷路重复数据包的影响），最后回到CLOSED 状态，释放网络资源。
CLOSE_WAIT ：表示被动关闭连接的一方在等待关闭连接。当收到对方发送的 FIN 包后（表示对方不再有数据需要发送），相应的返回 ACK 包，然后进入 CLOSE_WAIT 状态。在该状态下，若己方还有数据未发送，则可以继续向对方进行发送，但不能再读取数据，直到数据发送完毕。
LAST_ACK ：被动关闭连接的一方在 CLOSE_WAIT 状态下完成数据的发送后便可向对方发送 FIN 包（表示己方不再有数据需要发送），然后等待对方返回 ACK 包。收到 ACK 包后便回到 CLOSED 状态，释放网络资源。
CLOSING ：比较罕见的例外状态。正常情况下，发送 FIN 包后应该先收到（或同时收到）对方的 ACK 包，再收到对方的 FIN 包，而 CLOSING 状态表示发送 FIN 包后并没有收到对方的 ACK 包，却已收到了对方的 FIN 包。有两种情况可能导致这种状态：其一，如果双方几乎在同时关闭连接，那么就可能出现双方同时发送 FIN 包的情况；其二，如果 ACK 包丢失而对方的 FIN 包很快发出，也会出现 FIN 先于 ACK 到达。

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建立TCP需要三次握手才能建立，而断开连接则需要四次握手。整个过程如下图所示：



先来看看如何建立连接的。



首先Client端发送连接请求报文，Server段接受连接后回复ACK报文，并为这次连接分配资源。Client端接收到ACK报文后也向Server段发生ACK报文，并分配资源，这样TCP连接就建立了。

那如何断开连接呢？简单的过程如下：



【注意】中断连接端可以是Client端，也可以是Server端。

假设Client端发起中断连接请求，也就是发送FIN报文。Server端接到FIN报文后，意思是说"我Client端没有数据要发给你了"，但是如果你还有数据没有发送完成，则不必急着关闭Socket，可以继续发送数据。所以你先发送ACK，"告诉Client端，你的请求我收到了，但是我还没准备好，请继续你等我的消息"。这个时候Client端就进入FIN_WAIT状态，继续等待Server端的FIN报文。当Server端确定数据已发送完成，则向Client端发送FIN报文，"告诉Client端，好了，我这边数据发完了，准备好关闭连接了"。Client端收到FIN报文后，"就知道
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可以关闭连接了，但是他还是不相信网络，怕Server端不知道要关闭，所以发送ACK后进入TIME_WAIT状态，如果Server端没有收到ACK则可以重传。“，Server端收到ACK后，"就知道可以断开连接了"。Client端等待了2MSL后依然没有收到回复，则证明Server端已正常关闭，那好，我Client端也可以关闭连接了。Ok，TCP连接就这样关闭了！

整个过程Client端所经历的状态如下：



而Server端所经历的过程如下：



【注意】 在TIME_WAIT状态中，如果TCP client端最后一次发送的ACK丢失了，它将重新发送。TIME_WAIT状态中所需要的时间是依赖于实现方法的。典型的值为30秒、1分钟和2分钟。等待之后连接正式关闭，并且所有的资源(包括端口号)都被释放。

【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。