嵌软面试每日一阅----通信协议篇(二)之TCP
一. TCP和UDP的区别
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可靠性
TCP：✅ 可靠传输（三次握手 + 重传机制）
UDP：❌ 不可靠（可能丢包）
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连接方式
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TCP：面向连接（需建立/断开连接）
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UDP：无连接（直接发送数据包）
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传输效率
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TCP：慢（需保证可靠性）
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UDP：快（无额外控制开销）
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适用场景
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TCP：文件传输（FTP）、邮件、网页（HTTP）
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UDP：实时视频、在线游戏、直播（DNS、VoIP）
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⚡ 核心结论
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要可靠 → TCP（牺牲速度保数据完整）
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要速度 → UDP（牺牲可靠保实时性）！
二. TCP通信如何保证通信的可靠性？
🔥 TCP可靠性极简核心机制
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数据分段与重组
→ 按序切割数据包，接收端按序列号重组，确保顺序正确。 -
确认应答（ACK）
→ 接收方每收一包必回ACK，未收到ACK则触发重传。 -
超时重传
→ 动态计算超时时间，ACK超时自动重发，直到确认成功。 -
流量控制（滑动窗口）
→ 窗口大小动态调整，匹配接收方处理能力，防数据堆积。 -
拥塞控制
→ 慢启动 + 拥塞避免 + 快速恢复，动态降速防网络过载。 -
数据校验和
→ 每包计算校验和，校验失败则丢弃并重传，确保数据完整。 -
连接管理
→ 三次握手建连（防半开连接） + 四次挥手断连（保数据传完）。 -
序列号机制
→ 包头含唯一序列号，识别丢失/重复包，保证数据不丢不乱。
⚡ 终极目标
所有机制协同 → 数据不丢失、不重复、不乱序，实现可靠传输！
一句话总结：TCP靠 ACK重传保到达、滑动窗口控流量、拥塞算法防堵网、校验序列保完整！
三. TCP为什么是三次握手？
目标：确保双方发送和接收能力正常，防止失效请求误触发连接。
流程图：
步骤核心：
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第一次握手（SYN）：客户端发起连接，证明客户端发送能力正常。
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第二次握手（SYN+ACK）：服务端确认收到并同意连接，证明服务端收发能力正常。
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第三次握手（ACK）：客户端确认服务端响应，证明客户端接收能力正常。
⚡ 本质：三次握手后，双向通信通道确认可靠！
四. 为什么是四次挥手？
目标：全双工通信需双方独立关闭通道，确保数据传完且无残留。
流程图：
步骤核心：
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第一次挥手（FIN）：客户端关闭发送通道（仍可接收数据）。
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第二次挥手（ACK）：服务端确认关闭请求，但可能继续发送剩余数据。
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第三次挥手（FIN）：服务端数据发完后关闭发送通道。
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第四次挥手（ACK）：客户端确认，双方彻底断开连接。
⚡ 本质：全双工需独立关闭，四次保证双方数据传完且无残留！
五. TCP两次握手可能引发的问题
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资源浪费与半开连接
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问题：若客户端首次SYN因网络延迟未到达服务器，客户端超时重发SYN并完成两次握手。当延迟的SYN最终到达时，服务器误认为新连接请求，分配资源等待数据 → 资源浪费。
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结果：服务器维护大量无效半开连接，消耗内存和端口资源。
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无法防止历史连接干扰
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问题：客户端因网络波动发送多个SYN，旧的SYN可能延迟到达服务器。两次握手下，服务器会接受所有SYN请求，导致重复建立连接。
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结果：同一端口多连接竞争，数据包错乱或覆盖。
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双向通信能力未完全确认
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问题：两次握手仅确认了客户端→服务器的发送能力和服务器→客户端的收发能力，但未验证客户端←服务器的接收能力。
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结果：客户端可能未正确接收服务器的初始数据，导致丢包或乱序。
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无法抵御SYN洪泛攻击
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问题：攻击者伪造大量SYN请求，服务器仅需两次握手即分配资源 → 服务器资源耗尽。
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对比三次握手：第三次ACK需客户端真实响应，过滤无效请求。
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⚡ 核心结论：三次握手通过双向能力验证 + 序列号同步，解决两次握手的资源泄露、历史连接干扰及安全性缺陷，确保可靠连接建立。
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