解析请求体内容(如 JSON、表单数据、XML 等) 将原始数据转换为 Python 数据结构 使转换后的数据可在 request. ...
始馗头倒三次握手:在数据传输之前,TCP协议通过三次握手建立连接。客户端与服务器之间交换控制信息,以确保双方都准备好开始数据传输。
客户端发送 SYN 请求。
服务器响应 SYN-ACK 确认。
客户端再发送 ACK 确认,建立连接。
四次挥手:在连接结束时,TCP协议通过四次挥手来断开连接。
客户端发送 FIN 请求断开连接。
服务器响应 ACK。
服务器发送 FIN 请求断开连接。
客户端响应 ACK,连接完全断开。
流量控制与拥塞控制:TCP使用滑动窗口机制来进行流量控制,保证接收端能够以合适的速率接收数据。拥塞控制则通过算法(如慢启动、拥塞避免、快重传等)来控制网络的负载,避免出现网络拥堵。
数据重传与确认机制:TCP通过数据包的序列号和确认机制来确保数据的可靠性。如果丢失了数据包,接收端不会发出确认,发送端会重新发送数据。
TCP适用场景(要求高可靠性)
网页浏览:HTTP/HTTPS协议确保网页内容完整加载。
文件传输:FTP/SFTP协议保证文件完整性。
电子邮件:SMTP/POP3/IMAP协议确保邮件准确传输。
远程登录:SSH/Telnet等需要可靠命令执行。
数据库访问:MySQL等数据库连接需要可靠数据传输。
常见面试题
TCP三次握手的过程是什么?
通过三次握手建立连接。
分别是客户端发送SYN请求,服务器返回SYN-ACK确认,客户端再发送ACK确认。
TCP如何保证数据的可靠性?
使用序列号、确认号和重传机制,确保数据按顺序到达且不丢失。
TCP的流量控制机制是如何工作的?
通过滑动窗口机制来控制数据传输速率,确保接收端有足够的缓冲空间。
TCP的拥塞控制算法有哪些?
包括慢启动、拥塞避免、快重传和快恢复。
2. UDP (User Datagram Protocol)
概念
UDP(用户数据报协议)是一种无连接的、不可靠的传输协议。它与TCP不同,不保证数据的顺序和完整性。UDP协议不进行握手,适用于实时性要求高的场景。
原理
无连接:UDP是无连接协议,数据发送时无需建立连接,因此启动速度更快。
不可靠性:UDP不保证数据传输的可靠性,也不进行重传机制。如果丢包,数据无法恢复。
无序性:UDP不保证数据包的顺序。如果顺序重要,需要应用层进行处理。
数据包大小限制:UDP包的最大长度为65535字节,但通常会受到MTU(最大传输单元)的限制。
UDP适用场景(要求低延迟/实时性)
实时音视频传输:视频会议(Zoom、Skype)、语音通话(VoIP)容忍少量丢包。
在线游戏:多人在线游戏需要快速状态同步,延迟比完美传输更重要。
DNS查询:快速域名解析,通常使用UDP。
物联网传感器数据:设备间高频小数据包传输。
广播/多播应用:网络电视、流媒体分发等一对多通信。
常见面试题
UDP与TCP的区别有哪些?
UDP是无连接、不可靠的,而TCP是面向连接、可靠的。
UDP不保证数据的顺序和完整性,而TCP通过确认机制确保数据的可靠传输。
UDP是否可以保证数据的到达?
不可以,UDP无法保证数据的到达,也没有重传机制,数据丢失无法恢复。
UDP适合哪些应用场景?
UDP适合需要低延迟、实时性要求高的应用,如视频直播、在线游戏、语音通信等。
为什么UDP在传输时不进行流量控制和拥塞控制?
因为UDP的设计初衷是高效、低延迟,适用于实时场景,丢包并不影响系统的正常运行。
协议选择策略
选择TCP,当:
数据完整性至关重要(如文件传输、金融交易)
需要保证数据顺序(如数据库同步)
网络环境复杂,需要自适应拥塞控制
应用层协议本身缺乏可靠性机制
选择UDP,当:
实时性优先于可靠性(如音视频流)
高频小数据包传输(如传感器数据)
需要广播或多播功能
应用层已实现自定义可靠性机制(如QUIC协议)
现代协议演进:QUIC(HTTP/3基础)在UDP上实现了TCP的可靠性,结合两者优点,解决TCP队头阻塞问题。
总结:
TCP和UDP是传输层两大核心协议,各有其设计哲学和适用场景。
TCP以可靠性为核心,适合数据完整性要求高的应用;
UDP以效率为核心,适合实时性要求高的场景。
高频面试题精析
1. 基础概念题
Q1:TCP和UDP的主要区别是什么?
连接性:TCP面向连接,UDP无连接。
可靠性:TCP可靠,UDP不可靠。
传输效率:TCP慢,UDP快。
头部开销:TCP大(20-60字节),UDP小(8字节)。
控制机制:TCP有流量和拥塞控制,UDP没有。
Q2:为什么TCP是可靠的而UDP不可靠?
TCP通过序列号、确认机制、超时重传、错误校验等保证数据不丢失、不重复、按序到达。
UDP直接发送数据包,无确认、重传或排序机制。
2. 原理机制题
Q3:详细描述TCP三次握手过程
客户端发送SYN包(序列号=x)到服务器。
服务器回复SYN+ACK包(序列号=y,确认号=x+1)。
客户端发送ACK包(确认号=y+1),连接建立。
Q4:为什么需要三次握手而不是两次?
防止已失效的连接请求突然传到服务器导致错误资源分配。
确保双向通信能力:客户端确认自己可发送和接收,服务器同样。
Q5:TCP四次挥手的过程和意义
主动方发送FIN包,表示不再发送数据。
被动方回复ACK,确认收到关闭请求。
被动方发送FIN包,表示也不再发送数据。
主动方回复ACK,连接完全关闭。
意义:确保双方数据完全传输完毕,优雅释放连接资源。
3. 实战应用题
Q6:视频会议应该选择TCP还是UDP?为什么?
选择UDP,因为视频会议对实时性要求高,能容忍少量数据丢失,但无法接受高延迟。TCP的重传机制会导致延迟累积,影响用户体验。
Q7:什么情况下会在UDP上实现可靠性机制?
当应用需要低延迟但又要一定可靠性时,如在线游戏、QUIC协议。在应用层实现选择性重传、拥塞控制等。
Q8:TCP的拥塞控制算法有哪些?
慢启动:初始窗口指数增长。
拥塞避免:窗口线性增长。
快速重传:收到3个重复ACK时立即重传。
