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丢包
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错误现象
丢包
网络问题网络不稳定可能导致丢包例如信号弱或干扰强。带宽限制可能导致路由器或交换机丢弃包尤其是在高流量时段。网络拥塞时多个数据流竞争有限的资源也可能导致丢包。缓冲区溢出TCP使用缓冲区暂存数据包。如果缓冲区满了新的数据包就会被丢弃。这通常发生在高速发送端和低速接收端之间的通信中。程序处理错误软件错误如编程错误或资源管理不善也可能导致数据包丢失。
损坏
传输链路上的噪声电磁干扰等噪声可能导致比特级的错误从而损坏数据包。设备故障路由器、交换机或其他网络设备的硬件故障也可能导致数据包损坏。
延迟
网络拥塞当网络中的数据包数量超过网络能够处理的能力时会导致延迟。路由选择数据包可能因为路由算法选择了较长的路径而导致延迟。 乱序由于网络中的不同延迟路径数据包可能会以不同的顺序到达目的地。历史报文旧的TCP连接的数据包可能在新的连接中被错误地接收。
连接建立阶段 三次握手三次握手的目的是确保双方都具有接收和发送的能力防止乱序报文影响以及确保双方的初始序列号能被可靠地同步。如果只有两次握手可能会因为网络时延和超时重发导致资源浪费。但是如果有第三次握手服务端可以等待第三次握手的结果再判断进入什么状态。 初始化序列号随机初始化的序列号需要随机以避免历史报文的影响和防止黑客冒充TCP报文。如果碰到序列号不在接收方的接收窗口的直接丢弃。 序列号回环TCP的SEQ号是有限的一共32位SEQ开始是递增溢出之后从0开始再次依次递增。因为存在序列号回环就仍然存在历史报文被错误接收的现象。此时需要开启TCP的时间戳功能从而启用PAWS机制如果收到的包时间戳不是递增的就丢弃。 报文丢失如果是握手阶段的报文丢失那么由发送方进行超时重传每次发送触发的RTO翻倍直到达到最大重传次数断开。如果是第二、三次握手双方都会认为自己没有发送成功双方都会进行超时重传一直没回应就断开。 连接过多在高压环境下TCP通过半连接队列SYN队列和全连接队列accept队列来应对。如果accept队列满可以设置服务端发来的ACK还是回复RST断开连接或者调大accept队列大小。如果SYN队列满可以启用syncookies功能或者调大SYN队列大小。 SYN攻击SYN攻击是攻击者伪造IP地址发送SYN请求服务端收到大量请求但是发送的SYNACK没有回应导致半连接队列占满后续的SYN报文就会丢弃。防范措施包括调大接收数据包的队列的大小减少SYNACK重传次数增大SYN队列大小以及启用syncookies功能。
数据传输阶段 TCP分段TCP分段的目的是尽量避免IP层的分片。因为IP层没有重发机制如果在TCP层不分段而有IP层分片如果丢了其中的一个IP分片在接收端由于没有收到完整的TCP报文被IP层割断不会发送ACK报文发送端就会触发超时重传重发整个TCP报文。因此在连接的开始阶段双方就要协商MSS大小设定为传输路径上的最小值PMTUPath MTU。 粘包粘包是因为TCP是面向字节流的协议因此会存在两个消息分到同一个TCP报文中无法区分边界。解决粘包的方法包括固定用户消息的长度使用特殊字符作为边界如回车、换行以及自定义消息结构结构体存储数据和本段数据长度。 乱序/丢包/重复TCP会先将乱序的包放入缓冲区的乱序队列中如果后续收到了这个报文的前一个报文TCP就从缓冲区中取出这个乱序报文然后按照正确的顺序处理这些报文。如果长时间没有收到就会认为是丢包了接收方发送ACK/SACK发送方会进行重传。当接收端收到重复的数据包时会发送DSACK给发送端。
