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【Android面试题】2023最新面试专题：网络编程（一）

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站长
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那年我双手插兜，不知道面市场上什么叫对手👊👊 👀你想要的面试题这里都有👀 👍关注小小不迷路👍

1 请你描述TCP三次握手与四次挥手的过程与意义

这道题想考察什么？

这个问题属于网络体系中的基础理论知识，对于这种类型的问题如果没有一个清晰的认识，那会让你在掌握一些“高大上“技术的时没有支撑，也难以把整体框架理顺。比如Http、RTSP 、RTMP等被广泛运用的应用层协议都是基于TCP来实现的。所以被问到这个问题并不稀奇。

考察的知识点

网络的基础知识

考生如何回答

TCP/IP协议定义了计算机在网络中如何发送数据、数据格式如何定义、发出消息后在网络中如何寻址找到目标计算机，最后目标计算机又如何检验收到消息的正确性、对数据拆解最后得到消息内容的一套处理标准。

有了这些标准后生产提供TCP/IP服务的软件商家就有了一套统一的规范，只要遵循这个规范去实现自己的软件功能。

三次握手

在进行业务通信前，必须建立好连接，而TCP/IP连接的建立需要经过三次握手的过程。其过程如下图： 【Android面试题】2023最新面试专题：网络编程（一）

  1. 第一次握手：建立连接时，客户端发送syn包（syn=j）到服务器，并进入SYN_SENT状态，等待服务器确认；SYN：同步序列编号（Synchronize Sequence Numbers）。
  2. 第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态；
  3. 第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1），此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED（TCP连接成功）状态，完成三次握手。
为什么要三次握手？
全双工通信

三次握手是确定通信双方通讯线路是全双工的最小次数，全双工通信是指：通信的双方可以同时发送和接收信息 。

正如双方电话通话：

A：喂，能听到吗？

B：可以

此时如果A没有反馈，B无法确定A是否能够接收数据。

保证可靠性

另外TCP是可靠传输协议，保证通信的可靠性的手段中包含序列号与确认应答机制。

  • 序列号：TCP传输时将每个字节的数据都进行了编号，保证数据的有序性与可靠性（当接收到的数据总少了某个序号的数据时，能马上知道 ）；
  • 确认应答：TCP传输的过程中，每次接收方收到数据后，都会对传输方进行确认应答。也就是发送ACK报文。这个ACK报文当中带有对应的确认序列号，告诉发送方，接收到了哪些数据，下一次的数据从哪里发。

而三次握手的同时也能确定通信双方的初始序列号。

  1. C --> S SYN my sequence number is X
  2. S <-- C ACK your sequence number is X my sequence number is Y
  3. C --> S ACK your sequence number is Y

如果C 未确认收到 B 的。也就是说，只有 C 发送给 S 的包都是可靠的， 而 S 发送给 C 的则不是，所以这不是可靠的连接。

避免资源浪费

除此之外，第一次握手：客户端发送连接请求消息到服务端，服务端收到信息后需要进行第二次握手：应答告知客户端已经接收连接请求。而服务端发送出去的应答消息，需要等客户端第三次握手响应后，才能确定此次连接为有效连接。

若客户端发出去的第一个连接请求由于某些原因在网络节点中滞留了导致延迟，直到客户端放弃连接后的某个时间点才到达服务端，这是一个早已失效的报文，但是此时服务端仍然认为这是客户端的建立连接请求第一次握手，于是服务端第二次握手回应了客户端。如果没有第三次握手，那么到这里，连接就建立了，但是此时客户端并没有任何数据要发送，会让服务端空等，造成资源浪费。

四次挥手

在完成数据交互之后，如果选择关闭连接，以回收资源，则完成四次挥手来进行“和平分手”。过程如下图：

【Android面试题】2023最新面试专题：网络编程（一）

  1. 第一次挥手：主动关闭方发送第一个包，其中FIN标志位为1，发送顺序号seq为X。
  2. 第二次挥手：被动关闭方收到FIN包后发送第二个包，其中发送顺序号seq为Z，接收顺序号ack为X+1。
  3. 第三次挥手：被动关闭方再发送第三个包，其中FIN标志位为1，发送顺序号seq为Y，接收顺序号ack为X。
  4. 第四次挥手：主动关闭方发送第四个包，其中发送顺序号为X，接收顺序号为Y。至此，完成四次挥手。
为什么断开连接需要四次挥手？

三次握手是因为建立连接时，ACK和SYN可以放在一个报文里来发送。而关闭连接时，被动关闭方可能还需要发送一些数据后，再发送FIN报文表示同意现在可以关闭连接了，所以它这里的ACK报文和FIN报文多数情况下都是分开发送的。因此断开连接需要4次。

2 谈谈你对TCP与UDP的区别是什么的理解（腾讯）

这道题想考察什么？

在平时的开发中大多数情况下都是使用Http/Https协议完成与服务端的网络交互，而Http底层是基于TCP的可靠连接。而TCP/IP 中有两个具有代表性的传输层协议，分别是 TCP 和 UDP。掌握二者的区别能够让我们在不同的场景中合理的选择最优的传输协议。

考察的知识点

网络的基础知识

考生如何回答

TCP/IP 是互联网相关的各类协议簇的总称，比如：TCP，UDP，IP，FTP，HTTP，ICMP，SMTP 等都属于 TCP/IP 协议簇 。之所以命名为TCP/IP协议，因为TCP、IP协议是两个很重要的协议，就用他两命名了。

UDP

UDP协议全称是用户数据报协议（User Data Protocol），在网络中它与TCP协议一样用于处理数据包，是一种无连接的协议。在OSI模型中，在第四层—传输层，处于IP协议的上一层。UDP有不提供数据包分组、组装和不能对数据包进行排序的缺点，也就是说，当报文发送之后，是无法得知其是否安全完整到达的。

它有以下几个特点：

  • 面向无连接

    首先 UDP 是不需要和 TCP一样在发送数据前进行三次握手建立连接的，想发数据就可以开始发送了。并且也只是数据报文的搬运工，不会对数据报文进行任何拆分和拼接操作。

    具体来说就是：

    • 在发送端，应用层将数据传递给传输层的 UDP 协议，UDP 只会给数据增加一个 UDP 头标识下是 UDP 协议，然后就传递给网络层了
    • 在接收端，网络层将数据传递给传输层，UDP 只去除 IP 报文头就传递给应用层，不会任何拼接操作

  • 有单播，多播，广播的功能

    UDP 不止支持一对一的传输方式，同样支持一对多，多对多，多对一的方式，也就是说 UDP 提供了单播，多播，广播的功能。

  • UDP是面向报文的

    发送方的UDP对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付IP层。UDP对应用层交下来的报文，既不合并，也不拆分，而是保留这些报文的边界。因此，应用程序必须选择合适大小的报文

  • 不可靠性

    首先不可靠性体现在无连接上，UDP只会把想发的数据报文一股脑的丢给对方，并不在意数据有无安全完整到达。 通信都不需要建立连接，想发就发，这样的情况肯定不可靠。

    并且收到什么数据就传递什么数据，并且也不会备份数据，发送数据也不会关心对方是否已经正确接收到数据了。

    再者网络环境时好时坏，但是 UDP 因为没有拥塞控制，一直会以恒定的速度发送数据。即使网络条件不好，也不会对发送速率进行调整。这样实现的弊端就是在网络条件不好的情况下可能会导致丢包，但是优点也很明显，在某些实时性要求高的场景（比如电话会议）就需要使用 UDP 而不是 TCP。

  • 头部开销小，传输数据报文时是很高效的。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-YMyu3KmE-1689748943729)(images/udp%E5%A4%B4.png)]

​ UDP 头部包含了以下几个数据：

​ 1. 两个十六位的端口号，分别为源端口（可选字段）和目标端口

​ 2. 整个数据报文的长度

​ 3. 整个数据报文的检验和（IPv4 可选 字段），该字段用于发现头部信息和数据中的错误

​ 因此 UDP 的头部开销小，只有八字节，相比 TCP 的至少二十字节要少得多，在传输数据报文时是很高效的。

TCP

TCP协议全称是传输控制协议（**Transmission Control Protocol **），是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，由 IETF 的RFC 793定义。TCP 是面向连接的、可靠的流（不间断的数据结构）协议。

TCP连接过程见：描述TCP三次握手与四次挥手的过程与意义

它有以下几个特点：

  • 面向连接

    面向连接，是指发送数据之前必须在两端建立连接。建立连接的方法是“三次握手”，这样能建立可靠的连接。建立连接，是为数据的可靠传输打下了基础。

  • 仅支持单播传输

    每条TCP传输连接只能有两个端点，只能进行点对点的数据传输，不支持多播和广播传输方式。

  • 面向字节流

    TCP不像UDP一样那样一个个报文独立地传输，而是在不保留报文边界的情况下以字节流方式进行传输。

  • 可靠传输

    对于可靠传输，判断丢包，误码靠的是TCP的段编号以及确认号。TCP为了保证报文传输的可靠，就给每个包一个序号，同时序号也保证了传送到接收端实体的包的按序接收。然后接收端实体对已成功收到的字节发回一个相应的确认(ACK)；如果发送端实体在合理的往返时延(RTT)内未收到确认，那么对应的数据（假设丢失了）将会被重传。

  • 提供拥塞控制

    当网络出现拥塞的时候，TCP能够减小向网络注入数据的速率和数量，缓解拥塞

  • TCP提供全双工通信

    TCP允许通信双方的应用程序在任何时候都能发送数据，因为TCP连接的两端都设有缓存，用来临时存放双向通信的数据。当然，TCP可以立即发送一个数据段，也可以缓存一段时间以便一次发送更多的数据段（最大的数据段大小取决于MSS）

TCP和UDP的比较

UDPTCP
是否连接无连接面向连接
是否可靠不可靠传输，不使用流量控制和拥塞控制可靠传输，使用流量控制和拥塞控制
连接对象个数支持一对一，一对多，多对一和多对多交互通信只能是一对一通信
传输方式面向报文面向字节流
首部开销首部开销小，仅8字节首部最小20字节，最大60字节
适用场景适用于实时应用（IP电话、视频会议、直播等）适用于要求可靠传输的应用，例如文件传输

总结

  • TCP向上层提供面向连接的可靠服务 ，UDP向上层提供无连接不可靠服务。
  • 虽然 UDP 并没有 TCP 传输来的准确，但是也能在很多实时性要求高的地方有所作为
  • 对数据准确性要求高，速度可以相对较慢的，可以选用TCP

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