1、TCP与UDP的区别
| 对比维度 | TCP | UDP |
|---|---|---|
| 传输方式 | 基于数据流 | 基于数据报 |
| 连接性 | 需要建立连接（点对点） | 不需要建立连接（支持一对多） |
| 可靠性 | 高可靠，保证数据安全、无丢失、无差错、按序到达 | 不保证送达，不保证内容正确 |
| 机制 | 三次握手、四次挥手、流量控制、拥塞控制、出错重传 | 无上述机制 |
| 边界保护 | 无边界，存在粘包现象 | 有边界，不会粘包 |
| 传输速率 | 相对较慢 | 快 |
| 典型场景 | 文件传输、网页浏览、邮件 | 视频直播、DNS查询、VoIP |
如何用 UDP 实现可靠传输
| 模拟的功能 | 实现方式 |
|---|---|
| 保证数据顺序 | 添加序列号，接收端按序号重组 |
| 保证数据正确 | 增加数据签名与验签（如校验和、CRC、MD5） |
| 保证数据送达 | 要求接收方应答确认（ACK），并对应答做校验 |
| 丢失重传 | 发送方启动超时重传机制，未收到 ACK 则重发 |
2、高可靠通信含义
指传输时数据无差错、无丢失、无失序、按时到达或故障的可靠通知。
3、粘包含义以及如何解决
3.1 粘包含义
| 维度 | 说明 |
|---|---|
| 定义 | 发送方发送的若干数据包到达接收方时粘成一包，后一包的头紧接着前一包的尾 |
| 发生位置 | 接收方的接收缓冲区 |
| 主要原因 | 接收方未及时读取，数据堆积在缓冲区 |
| 次要原因 | 发送方 Nagle 算法将小包拼成大包发送 |
| 能否在传输层解决 | ❌ 不能，只能在应用层解决 |
| 可能现象 | 一次读取多个完整包，或读取到半个包 |
3.2 解决粘包问题
| 解决方法 | 原理 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|---|
| 格式化数据（特殊分隔符） | 每条数据有固定的开始符和结束符 | 简单易行 | 需确保数据内部不包含开始/结束符 |
| 发送长度（常用） | 数据前4位（或其他固定长度）表示数据长度，按长度截取 | 通用、可靠 | 实现稍复杂 |
推荐方案：发送长度（头部加长度字段）
3.3 补充说明
| 协议 | 是否有粘包 | 原因 |
|---|---|---|
| TCP | ✅ 有 | 基于数据流，无边界 |
| UDP | ❌ 无 | 基于数据报，有边界保护 |
| SCTP | ❌ 无 | 基于数据报，有边界保护 |
4、OSI七层协议模型，并简述各层的功能
| 层级 | 名称 | 主要功能 |
|---|---|---|
| 1 | 物理层 | 负责传输比特流，定义物理连接的特性 |
| 2 | 数据链路层 | 提供可靠的数据传输，处理帧的传输和错误检测 |
| 3 | 网络层 | 负责数据包的路由和转发，实现不同网络之间的通信 |
| 4 | 传输层 | 提供端到端的数据传输，确保数据可靠传输，处理数据分段和重组 |
| 5 | 会话层 | 建立、管理和终止会话连接，处理会话层的控制和同步 |
| 6 | 表示层 | 处理数据的格式和编码，确保数据在不同系统间的兼容性 |
| 7 | 应用层 | 提供用户接口和网络服务，实现特定应用程序的功能 |
5、TCP判断异常断电
| 方法 | 原理 | 说明 |
|---|---|---|
| 超时检测 | 设置套接字超时时间，超时未收到数据则认为连接异常 | 使用setsockopt设置SO_RCVTIMEO或SO_SNDTIMEO |
| 心跳包机制 | 定期发送心跳包，若多次未收到响应则判定连接断开 | 应用层实现，如每隔 N 秒发送 Ping 包，M 次无响应则断开 |
| TCP keepalive | 系统内置的保活机制，定期发送探测包 | 通过setsockopt设置SO_KEEPALIVE及相关参数 |
注意：TCP 异常断电时不会发送挥手数据包，对方无法立即感知，必须依靠超时或心跳检测来判定连接状态。
6、二层交换机的工作原理
| 维度 | 说明 |
|---|---|
| 基本作用 | 局域网内数据转发 |
| 通信前提 | 两台主机连接同一台交换机 |
| 转发依据 | MAC地址（网口映射表） |
| 主机通信步骤 | ① 主机A获取主机B的IP → ② 判断是否在同一局域网 → ③ 主机A发送ARP广播请求MAC → ④ 交换机转发广播给所有主机 → ⑤ 主机B回应MAC → ⑥ 主机A构建数据包发送 → ⑦ 交换机查表转发给主机B |
| 网口映射表建立 | 交换机根据数据包的源MAC地址和进入网口自动学习 |
| 网口映射表用途 | 根据目标MAC地址查找对应网口进行转发 |
| 网口映射表更新 | 按周期定时更新 |
| 泛洪现象 | 网线插拔/更换网口导致映射丢失，交换机将数据包转发给所有主机 |
7、简述两种并发服务器并说明其优缺点以及容易出现的问题
| 对比维度 | 多进程服务器 | 多线程服务器 |
|---|---|---|
| 并发方式 | 每个进程独立处理客户端 | 每个线程独立处理客户端 |
| 优点 | • 进程隔离性好，崩溃互不影响 • 编程模型相对简单 | • 资源占用小 • 切换开销小 • 共享数据方便 |
| 缺点 | • 进程占用空间大 • 创建/销毁开销大 • 回收进程资源麻烦 | • 线程间容易产生竞争问题 • 需要锁等同步机制 • 一个线程崩溃可能影响整个进程 |
| 容易出现的问题 | 僵尸进程、资源泄漏 | 死锁、数据竞争、条件竞争 |
| 对程序员要求 | 一般 | 较高 |
8、简述五种IO模型，并说明是同步操作还是异步操作
| I/O 模型 | 同步/异步 | 关键阻塞点 | 数据处理方式 |
|---|---|---|---|
| 阻塞 I/O | 同步 | 整个 I/O 操作 | 进程全程等待 |
| 非阻塞 I/O | 同步 | 数据复制阶段 | 轮询 + 等待复制 |
| I/O 多路复用 | 同步 | select / epoll 等待 + 数据复制 | 多路监控，仍由进程复制 |
| 信号驱动 I/O | 同步 | 数据复制阶段 | 信号通知后，进程复制数据 |
| 异步 I/O | 异步 | 无 | 内核完成所有操作并通知 |
9、路由器的工作原理
| 步骤 | 操作主体 | 动作说明 | 关键信息变化（IP / MAC / 端口） | 作用/说明 |
|---|---|---|---|---|
| ① | 主机（你的电脑） | 请求 DNS 服务器获取百度 IP | 无IP/MAC转发变化 | 域名 → IP 解析 |
| ② | 主机 | 判断是否在同一网段 | 使用子网掩码对比自己的IP和百度IP | 决定是否需要经过网关 |
| ③ | 主机 | 将数据包发送给网关（路由器） | 目标 MAC：路由器 MAC 目标 IP：百度 IP（不变） 源 IP：主机内网 IP | 数据包发往网关 |
| ④ | 路由器（网关） | 执行 NAT 端口映射 | 源 IP：内网 IP →公网 IP 源端口：主机端口 →映射后端口 | 实现私有IP ↔ 公网IP转换 |
| ⑤ | 路由器 | 查询路由表并转发给下一跳路由 | 目标 MAC：下一跳路由器 MAC 源 MAC：当前路由器 MAC | 逐跳转发到目标网络 |
| ⑥ | 中间路由器 | 依次查询路由表并转发 | 每跳更新 MAC，IP 不变 | 数据包到达百度服务器 |
| ⑦ | 你的路由器 | 接收百度回应的数据包 | 目标 IP：路由器公网 IP 目标端口：映射后端口 目标 MAC：路由器 MAC | 外网回应到达网关 |
| ⑧ | 你的路由器 | 查询 NAT 端口映射表，转换回主机 | 目标 IP：公网 IP →主机内网 IP 目标端口：映射后端口 →主机端口 目标 MAC：路由器 MAC →主机 MAC | 将数据包正确送回内网主机 |
