如何學習 TCP/IP 協議？

12-29

感覺入門有點困難。看學校的教材很枯燥，概念性太強，耐不下心看。學操作系統時也是這樣，後來找了本有關自己寫微型操作系統的書後，通過編程了解了書上各個功能的實現和用法，再看教材時就覺得看得下去了，不覺得抽象。不知道tcp ip這方面有沒有類似能通過動手了解的入門書籍，或者概念比較精要，不太枯燥能入門的書籍。希望各位前輩能給我點建議。

對TCP/IP先要有一個概念，我在另外一篇文章里寫了很多，就不重複了，以下是鏈接：

http://www.zhihu.com/question/20583641/answer/104529492?f3fb8ead20=29d476a5746f5dd5ae8a296354e817de

看書是很枯燥的，如果沒有理解，看完也就忘完了，理解一個協議最好的方法，先看某個協議如ARP，看完一遍，打開抓包軟體wireshark ，用過濾器只把ARP filter in，這樣就只有ARP了，看起來清晰很多，你就可以慢慢分析它們是如何request ，reply了，二層什麼地址，ARP有哪些欄位，ARP解決什麼問題，主機怎麼緩存它，用ARP這條命令可以看。

TCP/IP並不是IP ，TCP ，UDP，它是很多協議的合集，包括ARP，ICMP，IGMP，DHCP，DNS等等，這些協議你都可以抓包來分析，還要帶著問題來看書和做實驗：為什麼有這個協議？這個協議提供什麼服務？

我強烈建議編一些UDP-based , TCP-based小程序，很簡單的，就是調用socket介面函數，分為伺服器端，客戶端，然後就可以抓包過濾分析了，看看TCP三次握手，三次握手都是socket 來完成的，無需你來寫code，你只要調用send () receive() 就可以完成數據得發送與接收。

然後你還可以capture HTTP 包來分析，看看 data link layer , IP layer , TCP layer , HTTP layer 是如何封裝的，TCP sequence number , 什麼樣flag的TCP segment 會使sequence number 增加。

總之，了解每個協議解決什麼問題，帶著這個問題看書、做實驗、編小程序，抓包分析協議交互，協議欄位，這樣可以全方位地知道更多細節，理解了就記住了。

可以試著學習wireshark這種居家旅行殺人越貨的必備神器結合奇書《tcp/ip詳解卷一》

達特茅斯的 lab DartNet

傳送門: assignments

However, this lab is focused on the whole network protocol stack.

這個實驗大概的升級路線是這樣的:

了解 socket 編程，會抓包
寫個 IM
自己實現 tcp 窗口，重傳機制
然後。。。假裝 TCP 不存在，重新實現傳輸層，網路層，鏈路層
在你自己實現的網路棧上，支持之前的 IM

後面的幾個實驗相互銜接，並且實驗也有框架代碼。省去很多瑣碎的工作。

而且給的參考文檔也不錯。比如 socket 編程入門啦，多進程/線程編程入門啦之類的。

可以看《TCP/IP詳解卷一：協議》，但只看這本書會有點枯燥。

可以邊看書邊抓包分析，推薦使用Wireshark和另外一款商用抓包軟體（為避嫌不說名字了，個人學習版免費）。

鏈路層，網路層，傳輸層，應用層各種細節一目了然。

這酸爽讓人無法相信。

第一階段：

先了解七層模型，然後看一下CCNA/NP的教學視頻和書籍，對網路模型有初步了解。

第二階段：

可以去看看《TCP/IP詳解卷一》，講基礎。

第三階段：

學習一些理論知識，最好的還是機械工業出版社出版的《計算機網路，自頂向下網路設計》和《計算機網路，系統方法》。

第四階段：

看《TCP/IP詳解卷二》，講Unix TCP/IP協議棧設計。

第五階段：

看Linux 內核源碼network部分。

以上都是關於TCP/IP的知識點，不包括廣域網技術和其他的接入網技術等，

搞清這15個問題，那你就精通了TCP！

網路協議那麼多，為什麼面試喜歡問TCP？原因無外乎兩個：

1、TCP協議直接與進程打交道，寫網路程序要用；

2、TCP協議設計十分精巧，在一個不可靠的IP網路上實現了可靠傳輸，因為精巧，掌握TCP的原理自然也有難度，對它掌握如何，很能反映面試者的基礎水平。閑言少敘，看看這幾個問題你能不能答出來！

1、A進程通過TCP向另一台機器上的B進程發送了一個字元串「hello」，TCP返回對方成功接收的確認信息，請問，現在進程A是否可以肯定地說進程B收到了它發送的字元串？

答案：不能！舉反例，進程B所在機器的TCP收到進程A發送的「hello」信息後，告訴進程A發送成功，但有可能沒有立即將數據交給進程B，而是放在自己的緩衝區中，等待進程B讀取，如果機器此時突然掉電，緩衝區中的信息將丟失，進程B將不可能收到「hello」字元串。

2、有什麼辦法來盡量避免上述情況的發生呢？

答案：將TCP報文段首部中的PSH標誌置1，這樣會讓B端的TCP協議收到數據後儘快交給進程B，能不緩存盡量不要緩存。

3、我們知道通常TCP連接的建立需要3次握手，關閉需要4次握手，為什麼關閉會多一次呢？

答案：簡單說，就是TCP允許半關閉狀態的存在。當進程A向進程B發送FIN，B也向A發送確認後。此時此刻的狀態就是半關閉狀態，A發送的FIN就是告訴B：「我要發送的數據都發送完了」但B沒有發送FIN給A，有可能代表B還有沒發送完的數據，如果B也發送完數據了，B就發送FIN給進程A，進程A確認B發送的FIN，這時，雙方都已經發送完了數據，連接就斷開了，TCP回收相關資源。

4、假如伺服器突然掉電重啟，但客戶端並不知情，請問此時二者之間的TCP連接處於什麼狀態？

答案：處於半打開狀態。就是客戶端還覺得連接是正常的，伺服器這邊已經沒有連接的任何信息了。

5、那麼，假如此時客戶端通過這個連接向伺服器請求數據，伺服器會怎麼應對呢？

答案：伺服器收到客戶端的請求會進行一次ARP查詢，獲得客戶端MAC地址，然而由於已經丟失了所有連接信息，此時的伺服器是一臉懵逼（就像喝了孟婆湯！），於是乎，它會發一個RST給客戶端，表示：「哥們，我不認識你，想跟我說話請先發送SYN！」

6、假如客戶端按照伺服器的要求重新建立連接，卻搞錯了伺服器的埠號，會發生什麼情況呢？

答案：有兩種可能，一種是伺服器端的TCP收到客戶端請求，查看本機上是否有進程在監聽相應的埠，如果有，就把請求交給這個進程，一般而言，這個進程不會接受這個連接的，於是它會發一個RST給客戶端。還有一種可能是TCP沒有找到哪個進程在監聽相應的埠，於是TCP就會直接發一個RST給客戶端，一般而言都會是這種情況。

7、假如現在有一個多進程伺服器，伺服器進程為A,接受一個連接後新建一個進程B來處理連接，再接受一個連接後又建一個進程C來處理這個連接，請問，進程ABC是否監聽同樣的埠？

答案：是！

8、那TCP接收到發送給這個埠的報文段，怎麼決定發給哪個進程呢？

答案：首先，所有的SYN報文段都會發送給伺服器進程A，其他的報文段依據&這個四元組來決定發送給進程B還是進程C。

9、假如上面的伺服器進程A收到一個連接請求，正在為這個請求創建處理進程的時候，又有新的連接請求進來了，TCP會怎麼處理呢？

答案：一般情況下，伺服器進程A會給TCP一個指示，讓TCP維護一個適當長度的連接隊列，TCP與新連接請求完成三次握手後，就會把這個連接放入連接隊列中，伺服器進程A會在合適的時候來從這個隊列中取連接。

10、這個連接對列是否會對伺服器的並發處理能力產生影響呢？如果會，會有什麼影響？

答案：不會！二者沒有必然關係。

11、MSS和MTU各是什麼，二者是什麼關係？

答案：MSS是TCP最大報文段長度，就是TCP發送數據需要對數據分段時，最大的段的位元組數。MTU是最大傳輸單元，通常由網卡的硬體特性規定，表示通過該網卡傳輸的數據單元最大的位元組數。MSS要受同一台機器上的MTU限制。比如MTU為1500位元組，那麼MSS就只能是1460位元組，這是因為1460位元組的數據在通過網卡向外傳輸時，會加上20位元組的ip頭和20位元組的tcp頭。

12、假設機器A和B的MSS分別是1400和1600，請問，A通過TCP向B發送數據時，是否可以發送長度為1600位元組的數據段？

答案：不可以，雖然發送1600位元組的數據段沒有突破B的MSS，但是突破了A自己的MSS。這樣一來，當這1600位元組的數據段通過A的網卡向B發送時，會被切分為2個IP片，每個為840位元組，以保證不突破A的MTU，這顯然降低了傳輸的效率，因為兩個840位元組中有著相同的IP頭和TCP頭。

13、機器A和B有一條TCP連接，假如A想儘快斷開連接，應當怎麼辦？

答案：A可以直接給B發送一個RST，就可以了，相當於告訴B，我關閉連接了，你看著辦吧。這叫做異常關閉。

14、B的TCP收到A發來的RST，會怎麼辦？

答案：B的TCP會告訴上層的進程，連接已經斷開了，然後就會回收這條連接的資源，並不會發送任何確認信息給A。所謂你無情休怪我不義。

15、假設A正常斷開與B的TCP連接，當收到B的FIN時，A發送ACK給B，是否就算完成了4次握手，連接已經成功斷開？

答案：不是，A的TCP會啟動一個定時器，等待2MSL的時間，這主要是為了防止A的ACK沒有成功傳到B，讓B以為自己的FIN沒有送到A處，反覆重傳FIN的問題。2MSL的時間到時，如果A沒有再次收到B的FIN，說明B成功收到A的ACK，A就可以安全地斷開這個連接，若期間再次收到B的FIN，則A會重傳ACK。

學習TCP/IP的正確姿勢是邊看理論知識邊動手實踐。

Linux - TCP/IP網路協議基礎把這裡面的實驗都做一遍，理解的會更深入。

1 TCP/IP簡介

2 鏈路層介紹

3 IP網際協議

4 網路層其它協議

5 傳輸層：UDP協議

6 傳輸層：TCP協議

7 應用層協議

看這本書，不知道有沒有中文版。絕對不會枯燥的。

如果你習慣看英文文檔，強烈建議你看「The TCP IP Guide」 Welcome to The TCP/IP Guide!

個人覺得秒殺目前一切書籍，而且非常好懂，讀來一點不費勁，除了感覺有點羅嗦。

以前整理的源碼分析的豆列

豆列：TCPIP 協議棧源碼(@豆瓣app) http://www.douban.com/doubanapp/dispatch?uri=/doulist/1160152/ ,

當然看源碼是 hard way

用 tcpdump 工具學習詳解1 是最合理的方法。

最近為了學習網路編程，結合別人的經驗之談，買了Tcp/ip 詳解卷一，重點看Tcp的部分17-24章，然後其他部分大略看一遍。

這一步完成以後，我覺得就可以裝個wireshark軟體來抓包（可以買本wireshark數據包分析實戰，裡面有很多例子），結合這兩本書和wireshark軟體，就可以了吧。

如果是初步接觸基礎的話

實驗樓的課程不錯TCP/IP網路協議基礎

可以做一下

結合WireShark一起學，邊看邊抓包

推薦書目《WireShark 數據包分析實戰》、《TCP/IP詳解卷一》

推薦書目《TCP/IP協議原理及應用（第四版）》+《WireShark 網路分析實戰》

& 看中文的話要去找北京大學出版社的，機械工業出版社的翻譯的渣一樣的，南京解放軍理工大學的教授估計不是翻譯的料。

強答一波。抓包，並搞清楚你抓到的每個包(非重複)是幹啥的。

研究某FW和西廂計劃

主要用tcpdump抓包分析，照著書上提出的知識點自己想場景，然後抓包看看能否符合預期，這樣不會煩的哦。而且以後工作了也用這個的。