深入浅出TCP与UDP：三次握手、四次挥手及面试通关指南

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一、TCP三次握手：像租房签约的严谨流程 🏠

‌情景模拟‌：客户端（租客）与服务器（房东）建立信任关系
‌抓包关键字段‌：SYN（同步请求）、ACK（确认应答）、Seq（序列号）

三次握手流程

1. ‌第一次握手 - 租客询价‌

   客户端发送：SYN=1, Seq=J状态变化：客户端进入 SYN_SENT

2. 第二次握手 - 房东报价‌

服务端回复：SYN=1, ACK=J+1, Seq=K
状态变化：服务端进入 SYN_RCVD

3. 第三次握手 - 租客确认‌

客户端发送：ACK=K+1, Seq=J+1
状态变化：双方进入 ESTABLISHED

❓高频面试题‌

Q：为什么不能两次握手？‌

A：防止历史连接干扰（想象网络延迟导致旧SYN包突然到达，服务端误开新连接）

二、TCP四次挥手：像分手告别的双向确认 💔

情景模拟‌： 客户端（提出分手）与服务端（回应分手）终止连接
关键字段‌： FIN（终止连接）、ACK（确认应答）

四次挥手流程

1. 客户端发送 FIN=1, Seq=U          → 客户端进入 FIN_WAIT_1
2. 服务端回复 ACK=U+1, Seq=V        → 服务端进入 CLOSE_WAIT
3. 服务端发送 FIN=1, ACK=U+1, Seq=W → 服务端进入 LAST_ACK
4. 客户端回复 ACK=W+1, Seq=U+1      → 客户端进入 TIME_WAIT（2MSL后关闭）

🔥 必考知识点‌

TIME_WAIT 的三大使命‌：

1. 确保服务端收到最终ACK（否则重传FIN）
2. 让网络中残留数据包失效（防止新旧连接混淆）
3. 等待时间：2倍MSL（默认60秒，可通过sysctl调整）

三、UDP：像群发通知的极简主义 ✉️

核心特点速记‌：

• 无连接‌：无需握手，直接发送数据
• 无保障‌：不保证顺序、不重传丢失包
• 低延迟‌：头部仅8字节（TCP至少20字节）

协议格式‌：

+--------+--------+--------+--------+
| 源端口 | 目的端口 | 长度   | 校验和 |
+--------+--------+--------+--------+
|         数据（最大65507字节）        |

典型应用场景‌：

1. 实时视频通话（Zoom/Skype）
2. DNS域名解析查询
3. IoT传感器数据上报

四、TCP vs UDP 对比宝典 📚

特性‌	TCP	UDP
连接方式	面向连接（三次握手）	无连接
可靠性	可靠传输（自动重传）	尽力而为
流量控制	滑动窗口机制	无
拥塞控制	慢启动/快重传/快恢复	无
头部开销	最小20字节	8字节
传输顺序	保证顺序	不保证
适用场景	文件传输/网页加载	直播流媒体/在线游戏

💡 记忆口诀‌：

"TCP如挂号信，UDP似群发短信；前者重安全，后者拼速度"‌

五、8大必刷面试题 🚀

• TCP为什么需要流量控制？如何实现？‌

答：防止接收方缓冲区溢出，通过滑动窗口动态调整发送速率。

• 如果第三次握手丢失会发生什么？‌

答：服务端未收到ACK会重传SYN+ACK，客户端在超时后重新发送ACK。

• UDP如何实现可靠传输？‌

答：需应用层自己实现确认机制（如QUIC协议），参考TCP的重传策略。

• CLOSE_WAIT状态过多怎么排查？‌

答：检查服务端代码是否未正确关闭socket（如忘记调用close()）。

• TCP快速打开（TFO）的原理是什么？‌

答：在SYN包中携带数据，减少一次RTT时间，需客户端和服务端同时支持。

• TCP的Keep-Alive和HTTP的Keep-Alive有什么区别？‌

答：TCP层的Keep-Alive用于检测连接存活，HTTP层的用于复用连接传输多个请求。

• 为什么DNS主要使用UDP协议？‌

答：查询响应数据量小，UDP无连接特性更高效，失败时可降级使用TCP。

• 列举三个TCP首部字段并说明作用‌

答：
序列号（Seq）：标识数据包顺序
确认号（Ack）：期望收到的下一个字节编号
窗口大小（Window）：接收方可用缓冲区空间

六、实战工具推荐 🔧

1. Wireshark抓包分析‌

tcp.port == 80 && tcp.flags.syn == 1  # 过滤TCP握手包

2. netcat模拟TCP/UDP通信‌

# TCP服务端
nc -l 8080
# UDP客户端
nc -u 192.168.1.100 8080

3. TCP状态查询（Linux）‌

ss -tunap | grep 'TIME-WAIT'  # 查看TIME_WAIT连接数

掌握TCP/IP的核心原理，就像获得打开网络世界的万能钥匙。下次面试官问"为什么是三次握手"，你可以微笑着反问：“您想听技术解析还是生活比喻？” 💪

参考文章：https://www.cnblogs.com/renyz/p/11233858.html