ADO.NET中的Socket/TCP

TCP报文格式

TCP是一种协议
报文：报纸文字
TCP报文是发送网络消息需要按照这种报文的格式去包装数据

一般需要了解一下几个字段：

1. 序号：Seq序号，占32位，用来表示从TCP源端向目的端发送的字节流，发起方发送数据时对此进行标识
2. 确认序号：ACK序号，占32位，只有ACK标志位为1时，确认序号字段才有效，ACK=Seq+1
3. 标志位共六个：URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN含义：
   URG：紧急指针
   ACK:确认序号有效
   PSH:接收方应该尽快将这个报文交给应用层
   RST:充值连接
   SYN:发起一个新连接
   FIN:释放一个连接
4. 需要注意的是：

（A）不要将确认序号Ack与标志位中的ACK搞混了。
（B）确认方Ack=发起方Req+1，两端配对

TCP三次握手

所谓三次握手（Three-Way Handshake）即建立TCP连接，就是指建立一个TCP连接时，需要客户端和服务端总共发送3个包以确认连接的建立。在socket编程中，这一过程由客户端执行connect来触发，整个流程如下图所示：
第一次握手：
Client将标志位SYN置为1，随机产生一个值seq=J，并将该数据包发送给Server，Client进入SYN_SEND状态，等待Server确认。
第二次握手：
Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接，Server将标志位SYN和ACK都置为1，ACK=J+1，随机产生一个seq=K，并将该数据包发送给Client以确认连接请求，Server进入SYN_RECV状态。

第三次握手：
Client收到确认后，检查ACK是否为J+1，ACK是否为1，如果正确则将标志位ACK置为1，ACK=K+1，并将数据包发送给Server，Server检查ACK是否为K+1，如果正确则连接建立成功，Client和Server进入ESTABLISHED状态，完成三次握手，随后Client与Server之间就可以开始传输数据了。

SYN攻击：
在三次握手过程中，Server发送SYN-ACK后，收到Client的ACK之前的TCP连接称为半连接，此时Serve处于SYN_RECV状态，当收到ACK后，Server转入ESTABLISHED状态。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不断的发送SYN包，Server回复确认包，并等待Client的确认，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，从而引起网络阻塞甚至系统瘫痪。SYN攻击就是一种典型的DDOS攻击，检测SYN攻击方式也很简单，即当有大量半连接状态且源地址是随机的，则可以断定遭到SYN攻击了，使用如下命令让其无处可逃：netstat -nap|grep SYN_RECV

四次挥手

所谓四次挥手即终止TCP连接，就是指断开一个TCP连接时，需要客户端和服务端总发送三个包以确认连接的断开。在Socket编程中，这一过程由客户端或服务端任一方执行close来触发，流程如下：

由于TCP连接是全双工的，因此每个方向都必须要单独进行关闭，这一原则是当一方完成数据发送任务后，发送一个FIN来终止这一方向的连接，收到一个FIN只是意味着这一方向上没有数据流动了，即不会再收到数据了，但是在这个TCP连接上仍然能够发送数据，直到这一方向也发送了FIN。首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方则执行被动关闭。

1. 第一次挥手：Client发送一个FIN，用来关闭Client到Server的数据传输，Client进入FIN_WAIT_1状态。
2. 第二次挥手：Server收到FIN后，发送一个ACK给Client，确认序号为收到序号+1（与SYN相同，一个FIN占用一个序号），Server进入CLOSE_WAIT状态
3. 第三次挥手：Server发送一个FIN，用来关闭Server到Client的数据传输，Server进入LAST_ACK状态
4. 第四次挥手：Client收到FIN后，Client进入TIME_WAIT状态，接着发送一个ACK给Server，确认序号为收到序号+1，Server进入CLOSED状态，完成四次挥手

三次握手和四次挥手面试问题

（1）为什么建立连接协议是三次握手，而关闭连接却是四次握手呢？
这是因为Server在LISTEN状态下，当收到建立连接请求的SYN报文后，把ACK和SYN放在一个报文里发送给客户端。而关闭连接时，当收到对方的FIN报文时，仅仅表示对方不在发送数据了但是还能接受数据，己方也未必全部数据都发送给对方，所以己方可以立即close，也可以发送一些数据给对方后，再发送FIN报文给对方表示同意现在关闭连接，因此己方ACK和FIN一般都会分开发送。
（2）为什么TIME_WAIT状态还需要等2MSL后才能返回到CLOSED状态？
这是因为虽然双方都同意关闭连接了，而且握手的四个报文也都协调和发送完毕，按理可以直接回到CLOSED状态（就好比从SYN_SEND状态到ESTABLISHED状态那样），但是因为我们必须要假想网络是不可靠的，你无法保证你最后发送的ACK报文会一定被对方收到，因此对方处于LAST_WAIT状态下的Socket可能会因为超时未收到ACK报文而重发FIN报文，所以这个TIME_WAIT状态的作用就是用来重发可能丢失的ACK报文。