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📡 C++面试宝典：网络篇（第二十二期）

划重点！ 这些网络问题面试必考，赶紧收藏备用~ [🤖干货预警]

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🌐 1. OSI七层模型 vs TCP/IP四层模型

OSI模型	协议举例	TCP/IP模型	协议举例
应用层（Application）	HTTP、FTP	应用层	DNS、SMTP
表示层（Presentation）	JPEG、SSL	—	—
会话层（Session）	RPC、NetBIOS	—	—
传输层（Transport）	TCP、UDP	传输层	TCP、UDP
网络层（Network）	IP、ICMP	网络层	IP、ARP
数据链路层（Data Link）	PPP、MAC	链路层	Ethernet、Wi-Fi
物理层（Physical）	USB、光纤	—	—

💡 小贴士：TCP/IP更贴近实际应用，OSI是理论标杆！面试时建议两者对比回答~

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🛡️ 2. TCP如何保证可靠性？

• 确认应答（ACK）：接收方收到数据后必须回复ACK报文。
• 超时重传：发送方未收到ACK时自动重发数据包。
• 滑动窗口：动态调整发送速率，避免接收方缓冲区溢出。
• 流量控制：通过窗口大小字段$$win$$限制发送速率。
• 拥塞控制（见第10点）：根据网络状态调整发送窗口。

[🤯 灵魂拷问]：丢包？延迟？不存在的！TCP用这5招搞定一切！

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🤝 3. TCP连接管理

三次握手（建立连接）：

1. Client → SYN=1, seq=x
2. Server → SYN=1, ACK=1, seq=y, ack=x+1
3. Client → ACK=1, seq=x+1, ack=y+1

四次挥手（断开连接）：

1. A → FIN=1, seq=u
2. B → ACK=1, seq=v, ack=u+1
3. B → FIN=1, ACK=1, seq=w, ack=u+1
4. A → ACK=1, seq=u+1, ack=w+1

🕒 为啥挥手多一次？ 因为TCP支持半关闭状态（B需确认数据发送完毕再发FIN）！

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📜 4. TCP报文格式

 0                   1                   2                   3  0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1  
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+  
|         源端口号         |         目的端口号        |  
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+  
|                       序列号（seq）                          |  
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+  
|                     确认号（ack）                            |  
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+  
| 数据偏移 | 保留 |URG|ACK|PSH|RST|SYN|FIN|      窗口大小       |  
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+  
|           校验和          |        紧急指针（URG）          |  
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+  
|                     选项（可选）                             |  
|                     数据（Payload）                          |  

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🔢 5. 握手/挥手中的seq和ack含义

• seq（序列号）：标识当前报文段第一个字节的编号（防止乱序）。
• ack（确认号）：期望收到的下一个字节的序列号（确认此前所有数据）。
  公式：若发送方发数据$$[seq=a,len=L]$$，则接收方回复$$ack=a+L$$。

✅ 举个栗子：Client发送seq=100, len=20，Server回复ack=120（表示期待第120字节）。

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❓ 6. 为什么是三次握手 & 四次挥手？

• 三次握手：
  • 防止历史连接干扰（旧SYN到达时，Server可通过第三次ACK判断有效性）。
  • 最少次数保证双方收发能力正常（Client←→Server双向验证）。
• 四次挥手：
  • TCP连接是全双工的，必须双方分别关闭（Client关发送 + Server关发送 = 两次FIN）。

[💥 真相]：不是不想省，是省不了啊！

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📦 7. TCP粘包 & 拆包

原因：

• 粘包：发送方多次小数据合并发送（如Nagle算法优化）。
• 拆包：数据大于MSS（最大报文段大小）被分割发送。

解决方案：

1. 定长协议：所有数据包固定长度（如512字节）。
2. 分隔符：用特殊字符标记结束（如\n）。
3. 头部声明长度：在数据前添加长度字段（推荐！）。

// C++示例：自定义协议头
struct PacketHeader {uint32_t length; // 数据长度uint32_t type;   // 数据类型
};

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⚖️ 8. TCP vs UDP 区别

特性	TCP	UDP
连接性	面向连接	无连接
可靠性	可靠传输（重传机制）	尽最大努力交付
速度	慢（需握手/确认）	快（直接发数据包）
报文边界	可能粘包/拆包	保留报文边界
适用场景	文件传输、网页浏览	视频流、实时游戏

🚀 UDP逆袭：谁说UDP不能可靠？看第9点！

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🔧 9. UDP如何实现可靠传输？

在应用层模拟TCP机制：

1. 添加序列号：为每个包标记seq，接收方排序去重。
2. ACK确认：接收方回复ack（可累积确认）。
3. 超时重传：设定定时器检测丢包。
4. 流量控制：动态调整发送窗口（如QUIC协议）。

🌟 经典方案：Google的QUIC协议（HTTP/3底层）就是基于UDP的可靠传输！

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🚦 10. TCP拥塞控制

目标：避免网络过载，通过动态调整发送窗口$$cwnd$$（拥塞窗口）。

核心算法：

1. 慢启动（Slow Start）：
   • $$cwnd$$从1开始，每RTT（往返时间）翻倍：$$cwnd=2^n$$
   • 何时减速：当$$cwnd\ge ssthresh$$（慢启动阈值）时，进入拥塞避免。
2. 拥塞避免（AIMD）：
   • 每RTT线性增加：$$cwnd=cwnd+1$$
   • 何时减速：检测到丢包（超时或3个重复ACK）时，$$ssthresh=cwnd/2$$，重置$$cwnd=1$$。
3. 快重传 & 快恢复：
   • 收到3个重复ACK立即重传丢失包，不等待超时。

何时减慢增速：

• 慢启动阶段：$$cwnd\ge ssthresh$$
• 拥塞避免阶段：检测到丢包（网络拥塞的信号！）

📉 减速口诀：网络一卡，立马刹车！

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🎯 总结：TCP/IP是C++后端开发的基石，理解这些细节才能写出高性能网络代码！快转发给一起备战的小伙伴吧~ [👬求组队刷题]

恭喜你坚持到这里！👏 本期我们覆盖了计算机网络中的基本原理，并实战解决了十个高频面试题。记住：理解其中的实现思想比硬背八股更重要，多练习才能在面试中游刃有余。😊 如果有疑问，欢迎评论区讨论～ 下期见！🚀