一文搞定 UDP 和 TCP 高频面试题.docx

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1、一文搞定UDP和TCP高频面试题!找工作面试，经常会被问到UDP和TCP,今天给大家总结其中的核心高频面试题,再有面试官问你相关的知识点，看这篇就够了！PS：文章有点长，请耐心阅读。目录：1、UDP和 TCP的特点与区别2、UDP 、TCP首部格式3、TCP的三次握手和四次挥手4、TCP的三次握手（为什么三次？）5、TCP的四次挥手（为什么四次？）6、TCP长连接和短连接的区别7、TCP粘包、拆包及解决办法8、TCP可靠传输9、TCP滑动窗口10、TCP流量控制11、TCP拥塞控制12、提供网络利用率前言网络层只把分组发送到目的主机，但是真正通信的并不是主机而是主机中的进程。传输层提供了进程间

2、的逻辑通信，传输层向高层用户屏蔽了下面网络层的核心细节，使应用程序看起来像是在两个传输层实体之间有一条端到端的逻辑通信信道。1、UDP和 TCP的特点与区别用 户数据报协议 UDP （ User Datagram Protocol ）是无连接的，尽最大可能交付，没有拥塞控制，面向报文（对于应用程序传下来的报文不合并也不拆分，只是添加 UDP首部），支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信。传输控制协议 TCP （ Transmission Control Protocol ）是面向连接的，提供可靠交付，有流量控制，拥塞控制，提供全双工通信，面向字节流（把应用层传下来的报文看成字节流，把字节

3、流组织成大小不等的数据块），每一条TCP连接只能是点对点的（一对一）。2、UDP、TCP首部格式11号1加立目的端口号16位UDPK度16位UDP检验和015 1631数据（如果有）8字行UDP首部字段只有 8个字节，包括源端口、目的端口、长度、检验和。12字节的伪首部是为了计算检验和临时添加的。32位20字乃的固定首部TCP首部TCP数据部分,即首部V，:沪数据部分V 1 TCP报文段TCP首部格式比 UDP复杂。序号：用于对字节流进行编号，例如序号为301,表示第一个字节的编号为 301,如果携带的数据长度为100字节，那么下一个报文段的序号应为 401。确认号：期望收到的下一个报文段的序

4、号。例如B正确收到 A发送来的一个报文段，序号为501,携带的数据长度为200字节，因此 B期望下一个报文段的序号为 701, B发送给 A的确认报文段中确认号就为 701o数据偏移：指的是数据部分距离报文段起始处的偏移量，实际上指的是首部的长度。控制位：八位从左到右 分别是 CWR, ECE, URG, ACK, PSI1, RST,SYN, FINoCWR： CWR标志与后面的 ECE标志都用于 IP首部的 ECN字段，ECE标志为1时，则通知对方已将拥塞窗口缩小；ECE：若其值为1则会通知对方，从对方到这边的网络有阻塞。在收到数据包的IP首部中 ECN为 1时将 TCP首部中的ECE设为

5、1 ；URG：该位设为1 ,表示包中有需要紧急处理的数据，对于需要紧急处理的数据，与后面的紧急指针有关；ACK：该位设为1,确认应答的字段有效，TCP规定除了最初建立连接时的SYN包之外该位必须设为1；PSH：该位设为1 ,表示需要将收到的数据立刻传给上层应用协议，若设为0,则先将数据进行缓存；RST：该位设为1,表示 TCP连接出现异常必须强制断开连接；SYN：用于建立连接，该位设为1,表示希望建立连接，并在其序列号的字段进行序列号初值设定；FIN：该位设为1,表示今后不再有数据发送，希望断开连接。当通信结束希望断开连接时，通信双方的主机之间就可以相互交换 FIN位置为1的TCP段。每个主机

6、又对对方的 FIN包进行确认应答之后可以断开连接。不过，主机收到 FTN设置为1的TCP段之后不必马上回复一个 FIN包，而是可以等到缓冲区中的所有数据都因为已成功发送而被自动删除之后再发 FTN包；窗口：窗口值作为接收方让发送方设置其发送窗口的依据。之所以要有这个限制，是因为接收方的数据缓存空间是有限的。3、什么是 TCP的三次握手和四次挥手？TCP是一种面向连接的单播协议，在发送数据前，通信双方必须在彼此间建立一条连接。所谓的“连接”，其实是客户端和服务器的内存里保存的一份关于对方的信息，如IP地址、端口号等。TCP可以看成是一种字节流，它会处理 IP层或以下的层的丢包、重复以及错误问题。

7、在连接的建立过程中，双方需要交换一些连接的参数。这些参数可以放在 TCP头部。TCP提供了一种可靠、面向连接、字节流、传输层的服务，采用三次握手建立一个连接；采用四次挥手来关闭一个连接。一个 TCP连接由一个 4元组构成，分别是两个TP地址和两个端口号。一个TCP连接通常分为三个阶段：启动、数据传输、退出（关闭）。当TCP接收到另一端的数据时，它会发送一个确认，但这个确认不会立即发送，一般会延迟一会（提供网络利用率这部分有讲到）。ACK是累积的，一个确认字节号 N的 ACK表示所有直到 N的字节（不包括 N）已经成功被接收了。这样的好处是如果一个 ACK丢失，很可能后续的 ACK就足以确认前面

8、的报文段了。一个完整的TCP连接是双向和对称的，数据可以在两个方向上平等地流动。给上层应用程序提供一种双工服务。一旦建立了一个连接，这个连接的一个方向上的每个TCP报文段都包含了相反方向上的报文段的一个 ACKo序列号的作用是使得一个 TCP接收端可丢弃重复的报文段，记录以杂乱次序到达的报文段。因为 TCP使用IP来传输报文段，而IP不提供重复消除或者保证次序正确的功能。另一方面，TCP是一个字节流协议，绝不会以杂乱的次序给上层程序发送数据。因此 TCP接收端会被迫先保持大序列号的数据不交给应用程序，直到缺失的小序列号的报文段被填满。4、TCP的三次握手（为什么三次？）三次握手：假设 A为客户

9、端，B为服务器端。首先B处于 LISTEN （监听）状态，等待客户的连接请求。A向 B发送连接请求报文，SYN=1 , ACK = 0,选择一个初始的序号x OB收到连接请求报文，如果同意建立连接，则向 A发送连接确认报文，SYN=1 , ACK=1 ,确认号为 x+1 ,同时也选择一个初始的序号y oA收到 B的连接确认报文后，还要向B发出确认，确认号为 y + 1,序号为 x+1 oB收到 A的确认后，连接建立。为什么三次？1、第三次握手是为了防止失效的连接请求到达服务器，让服务器错误打开连接。2、换个易于理解的视角来看为什么要 3次握手。客户端和服务端通信前要进行连接，“ 3次握手”的作

10、用就是双方都能明确自己和对方的收、发能力是正常的。第一次握手：客户端发送网络包，服务端收到了。这样服务端就能得出结论：客户端的发送能力、服务端的接收能力是正常的。第二次握手：服务端发包，客户端收到了。这样客户端就能得出结论：服务端的接收、发送能力，客户端的接收、发送能力是正常的。从客户端的视角来看，我接到了服务端发送过来的响应数据包，说明服务端接收到了我在第一次握手时发送的网络包，并且成功发送了响应数据包，这就说明，服务端的接收、发送能力正常。而另一方面，我收到了服务端的响应数据包，说明我第一次发送的网络包成功到达服务端，这样，我自己的发送和接收能力也是正常的。第三次握手：客户端发包，服务端收

11、到了。这样服务端就能得出结论：客户端的接收、发送能力，服务端的发送、接收能力是正常的。第一、二次握手后，服务端并不知道客户端的接收能力以及自己的发送能力是否正常。而在第三次握手时，服务端收到了客户端对第二次握手作的回应。从服务端的角度，我在第二次握手时的响应数据发送出去了，客户端接收到了。所以，我的发送能力是正常的。而客户端的接收能力也是正常的。经历了上面的三次握手过程，客户端和服务端都确认了自己的接收、发送能力是正常的。之后就可以正常通信了。每次都是接收到数据包的一方可以得到一些结论，发送的一方其实没有任何头绪。我虽然有发包的动作，但是我怎么知道我有没有发出去，而对方有没有接收到呢？而从上面

12、的过程可以看到，最少是需要三次握手过程的。两次达不到让双方都得出自己、对方的接收、发送能力都正常的结论。其实每次收到网络包的一方至少是可以得到：对方的发送、我方的接收是正常的。而每一步都是有关联的，下一次的“响应”是由于第一次的“请求”触发，因此每次握手其实是可以得到额外的结论的。比如第三次握手时，服务端收到数据包，表明看服务端只能得到客户端的发送能力、服务端的接收能力是正常的，但是结合第二次，说明服务端在第二次发送的响应包，客户端接收到了，并且作出了响应，从而得到额外的结论：客户端的接收、服务端的发送是正常的。四次挥手：客户端发送一个FIN段，并包含一个希望接收者看到的自己当前的序列号 K.

13、同时还包含一个 ACK表示确认对方最近一次发过来的数据。服务端将 K值加1作为 ACK序号值，表明收到了上一个包。这时上层的应用程序会被告知另一端发起了关闭操作，通常这将引起应用程序发起自己的关闭操作。服务端发起自己的 FIN段，ACK = K+1, Seq = Lo客户端确认。进入 TIME-WAIT状态，等待 2MSL （最大报文存活时间）后释放连接。ACK = L+1 o为什么建立连接是三次握手，而关闭连接却是四次挥手呢？1、TCP连接是双向传输的对等的模式，就是说双方都可以同时向对方发送或接收数据。当有一方要关闭连接时，会发送指令告知对方，我要关闭连接了。2、这时对方会回一个ACK,此

14、时一个方向的连接关闭。但是另一个方向仍然可以继续传输数据，也就是说，服务端收到客户端的FIN标志，知道客户端想要断开这次连接了，但是，我服务端，我还想发数据呢？我等到发送完了所有的数据后，会发送一个 FIN段来关闭此方向上的连接。接收方发送ACK确认关闭连接。注意，接收到FIN报文的一方只能回复一个ACK,它是无法马上返回对方一个FIN报文段的，因为结束数据传输的“指令”是上层应用层给出的，我只是一个“搬运工”，我无法了解“上层的意志”。3、客户端发送了 FIN连接释放报文之后，服务器收到了这个报文，就进入了 CLOSE-WAIT状态。这个状态是为了让服务器端发送还未传送完毕的数据，传送完毕之

15、后，服务器会发送 FIN连接释放报文。4、因为服务端在 LISTEN状态下，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，仅仅表示对方不再发送数据了但是还能接收数据，己方是否现在关闭发送数据通道，需要上层应用来决定，因此，己方 ACK和 FIN 一般都会分开发。TIME_WAIT客户端接收到服务器端的 FIN报文后进入此状态，此时并不是直接进入 CLOSED状态，还需要等待一个时间计时器设置的时间 2MSLo这么做有两个理由：确保最后一个确认报文能够到达。如果 B没收到 A发送来的确认报文，那么就会重新发送连接释放请求报文，A等待一段时间就是为了处理这种情况的发生。等待一段时间是为了让本连接持续时间内所