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TCP和UDP面试常考题目总结

1. TCP和UDP的基本概念与区别

Q: TCP和UDP的主要区别是什么？

• 连接性：TCP是面向连接的协议，通信前需要建立连接；UDP是无连接协议，直接发送数据。
• 可靠性：TCP提供可靠传输，保证数据完整性和顺序性；UDP不保证可靠传输。
• 传输方式：TCP是面向字节流；UDP是面向报文。
• 效率：TCP效率相对较低，有连接管理开销；UDP效率高，开销小。
• 应用场景：TCP适用于对可靠性要求高的场景；UDP适用于实时性要求高的场景。
• 头部大小：TCP头部20-60字节；UDP头部固定8字节。

Q: TCP为什么要设计成面向连接的？

• 确保通信双方都准备好进行数据交换
• 协商通信参数（如窗口大小、序列号等）
• 为可靠传输建立基础
• 提供流量控制和拥塞控制机制

Q: UDP适用于哪些应用场景？为什么？

• 实时音视频传输：允许少量丢包，重视实时性
• DNS查询：简单请求-响应模式，减少延迟
• DHCP：广播通信，简化实现
• 游戏数据传输：追求低延迟，可接受少量丢包
• 物联网设备通信：资源受限设备减少协议开销

2. TCP的三次握手和四次挥手

Q: 详细描述TCP三次握手的过程及其意义

1. 第一次握手：客户端发送SYN包(SYN=1, seq=x)，进入SYN_SENT状态
2. 第二次握手：服务器回复SYN+ACK包(SYN=1, ACK=1, seq=y, ack=x+1)，进入SYN_RCVD状态
3. 第三次握手：客户端发送ACK包(ACK=1, seq=x+1, ack=y+1)，双方进入ESTABLISHED状态

三次握手的意义：

• 确认双方的发送和接收能力都正常
• 同步双方的初始序列号
• 防止历史连接请求突然到达服务器造成错误

Q: 为什么TCP连接需要三次握手，而不是两次或四次？

• 两次不够：无法确认客户端的接收能力，可能导致服务器资源浪费
• 四次多余：三次已经能确认双方的收发能力，额外握手增加延迟和开销
• 安全性考虑：三次握手可以防止历史连接请求导致的错误连接

Q: 详细描述TCP四次挥手的过程及其意义

1. 第一次挥手：客户端发送FIN包(FIN=1, seq=u)，进入FIN_WAIT_1状态
2. 第二次挥手：服务器回复ACK包(ACK=1, ack=u+1)，进入CLOSE_WAIT状态，客户端进入FIN_WAIT_2状态
3. 第三次挥手：服务器发送FIN包(FIN=1, seq=v)，进入LAST_ACK状态
4. 第四次挥手：客户端回复ACK包(ACK=1, ack=v+1)，进入TIME_WAIT状态，等待2MSL后关闭

四次挥手的意义：

• 确保双方都完成数据传输后再关闭连接
• 实现全双工连接的单独关闭
• TIME_WAIT状态确保最后的ACK能到达服务器

Q: 为什么TCP连接关闭需要四次挥手？

• TCP是全双工通信，每个方向需要单独关闭
• 接收到FIN后，可能还有数据需要发送，所以先回复ACK，等数据发送完再发FIN
• 保证双方都能完成数据传输，实现优雅关闭

Q: TIME_WAIT状态的作用是什么？为什么需要等待2MSL？

• 确保最后一个ACK能到达对方（如果ACK丢失，对方会重发FIN）
• 防止延迟的数据包被新连接接收，造成数据混乱
• 2MSL是报文最大生存时间的两倍，足以确保网络中的报文都消失

3. TCP的可靠传输机制

Q: TCP如何保证可靠传输？