C++ 计算机网络常考面试题总结

1. 简述 TCP 滑动窗口以及重传机制

TCP滑动窗口是流量控制的核心机制，基于发送窗口和接收窗口实现：

核心原理：接收方通过报文首部的窗口大小字段，告知发送方自己的接收缓冲区剩余空间，发送方以此控制发送数据量，避免接收方缓冲区溢出；
窗口分类：发送窗口：分为已发送未确认、未发送但可发送、超出窗口不可发送三部分，窗口随ACK确认报文向右滑动；接收窗口：仅接收窗口内的数据，超出部分丢弃或暂存，接收后向发送方回传ACK并滑动窗口。

TCP通过超时重传和快速重传解决数据丢失问题：

滑动窗口过小会导致发送方发送数据量受限，大幅降低传输效率，核心解决方式分为接收方优化和发送方优化：

TCP三次握手的核心是建立可靠连接，每次握手报文丢失的处理逻辑不同，核心如下：

现象：服务器未收到ACK，处于SYN_RECV半连接状态，超时后重传SYN+ACK；客户端已进入ESTABLISHED状态，认为连接已建立；
处理：服务器重传SYN+ACK，客户端收到后再次发送ACK；若服务器重传次数耗尽，释放半连接；此时若客户端向服务器发数据，服务器会因未建立连接发送RST报文，客户端终止连接。

TIME_WAIT是TCP连接关闭的主动关闭方（通常是客户端）进入的状态，处于该状态的连接会持续2MSL时间，之后才完全关闭。

保证最后的ACK报文到达服务器：主动关闭方发送的最后一个ACK可能丢失，服务器会重传FIN报文，主动关闭方在TIME_WAIT状态下可接收并重传ACK，避免服务器因未收到ACK一直处于CLOSE_WAIT状态；
避免旧连接的报文干扰新连接：网络中可能存在延迟的旧连接报文，TIME_WAIT等待2MSL（报文最大生存时间），确保旧报文完全从网络中消失，防止其被新的同端口连接接收，造成数据混乱。

MSL（Maximum Segment Lifetime，报文最大生存时间）是TCP报文在网络中的最大存活时间，超过该时间的报文会被路由器丢弃，Linux下默认MSL为30秒。

保证双向报文均失效：主动关闭方等待1个MSL，确保自己发送的最后一个ACK报文到达服务器；再等待1个MSL，确保服务器重传的FIN报文（若ACK丢失）到达自己，同时让网络中所有旧连接的报文完全失效；
避免连接复用冲突：TIME_WAIT结束后，端口才能被重新使用，2MSL的等待时间确保新连接不会接收到旧连接的延迟报文，保证连接的可靠性。

SYN flood是一种DDOS攻击，攻击者向服务器发送大量伪造的SYN报文，使服务器处于SYN_RECV半连接状态，耗尽服务器的半连接队列资源，导致合法客户端无法建立连接。

TCP是面向字节流的协议，无消息边界，粘包和拆包是数据传输中因底层机制导致的报文合并/拆分现象：

在应用层定义消息边界，如固定长度、分隔符、消息头+消息体（含长度字段）。

TCP和UDP均属于传输层协议，基于网络层的IP协议提供端到端的通信服务。

UDP本身不提供可靠性保障，需在系统层和应用层结合优化，实现“尽量可靠”：

系统层优化：增大UDP发送缓冲区和接收缓冲区，避免因缓冲区溢出导致数据丢失；启用网卡多队列、大页内存，提升UDP数据包的处理效率，减少内核态到用户态的拷贝开销；避免UDP分片，控制数据包大小不超过MTU（1500字节），防止分片丢失导致整个报文失效。
应用层适配：实现序列号和ACK确认机制，对丢失的报文进行重传；加入校验和校验数据完整性，丢弃损坏的报文；采用超时重传和滑动窗口机制，控制发送速率，避免网络拥塞。