【秋招】嵌入式面試八股文 - 最全專欄

1. TCP和UDP的基本概念與區(qū)別

Q: TCP和UDP的主要區(qū)別是什么？

• 連接性：TCP是面向連接的協(xié)議，通信前需要建立連接；UDP是無連接協(xié)議，直接發(fā)送數(shù)據(jù)。
• 可靠性：TCP提供可靠傳輸，保證數(shù)據(jù)完整性和順序性；UDP不保證可靠傳輸。
• 傳輸方式：TCP是面向字節(jié)流；UDP是面向報文。
• 效率：TCP效率相對較低，有連接管理開銷；UDP效率高，開銷小。
• 應用場景：TCP適用于對可靠性要求高的場景；UDP適用于實時性要求高的場景。
• 頭部大小：TCP頭部20-60字節(jié)；UDP頭部固定8字節(jié)。

Q: TCP為什么要設計成面向連接的？

• 確保通信雙方都準備好進行數(shù)據(jù)交換
• 協(xié)商通信參數(shù)（如窗口大小、序列號等）
• 為可靠傳輸建立基礎
• 提供流量控制和擁塞控制機制

Q: UDP適用于哪些應用場景？為什么？

• 實時音視頻傳輸：允許少量丟包，重視實時性
• DNS查詢：簡單請求-響應模式，減少延遲
• DHCP：廣播通信，簡化實現(xiàn)
• 游戲數(shù)據(jù)傳輸：追求低延遲，可接受少量丟包
• 物聯(lián)網(wǎng)設備通信：資源受限設備減少協(xié)議開銷

2. TCP的三次握手和四次揮手

Q: 詳細描述TCP三次握手的過程及其意義

1. 第一次握手：客戶端發(fā)送SYN包(SYN=1, seq=x)，進入SYN_SENT狀態(tài)
2. 第二次握手：服務器回復SYN+ACK包(SYN=1, ACK=1, seq=y, ack=x+1)，進入SYN_RCVD狀態(tài)
3. 第三次握手：客戶端發(fā)送ACK包(ACK=1, seq=x+1, ack=y+1)，雙方進入ESTABLISHED狀態(tài)

三次握手的意義：

• 確認雙方的發(fā)送和接收能力都正常
• 同步雙方的初始序列號
• 防止歷史連接請求突然到達服務器造成錯誤

Q: 為什么TCP連接需要三次握手，而不是兩次或四次？

• 兩次不夠：無法確認客戶端的接收能力，可能導致服務器資源浪費
• 四次多余：三次已經(jīng)能確認雙方的收發(fā)能力，額外握手增加延遲和開銷
• 安全性考慮：三次握手可以防止歷史連接請求導致的錯誤連接

Q: 詳細描述TCP四次揮手的過程及其意義

1. 第一次揮手：客戶端發(fā)送FIN包(FIN=1, seq=u)，進入FIN_WAIT_1狀態(tài)
2. 第二次揮手：服務器回復ACK包(ACK=1, ack=u+1)，進入CLOSE_WAIT狀態(tài)，客戶端進入FIN_WAIT_2狀態(tài)
3. 第三次揮手：服務器發(fā)送FIN包(FIN=1, seq=v)，進入LAST_ACK狀態(tài)
4. 第四次揮手：客戶端回復ACK包(ACK=1, ack=v+1)，進入TIME_WAIT狀態(tài)，等待2MSL后關閉

四次揮手的意義：

• 確保雙方都完成數(shù)據(jù)傳輸后再關閉連接
• 實現(xiàn)全雙工連接的單獨關閉
• TIME_WAIT狀態(tài)確保最后的ACK能到達服務器

Q: 為什么TCP連接關閉需要四次揮手？

• TCP是全雙工通信，每個方向需要單獨關閉
• 接收到FIN后，可能還有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，所以先回復ACK，等數(shù)據(jù)發(fā)送完再發(fā)FIN
• 保證雙方都能完成數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)優(yōu)雅關閉

Q: TIME_WAIT狀態(tài)的作用是什么？為什么需要等待2MSL？

• 確保最后一個ACK能到達對方（如果ACK丟失，對方會重發(fā)FIN）
• 防止延遲的數(shù)據(jù)包被新連接接收，造成數(shù)據(jù)混亂
• 2MSL是報文最大生存時間的兩倍，足以確保網(wǎng)絡中的報文都消失

3. TCP的可靠傳輸機制

Q: TCP如何保證可靠傳輸？

• 序列號和確認應答：每個字節(jié)都有序列號，接收方確認收到的數(shù)據(jù)
• 超時重傳：發(fā)送方在一定時間內(nèi)未收到確認則重傳數(shù)據(jù)
• 校驗和：檢測數(shù)據(jù)在傳輸過程中是否被損壞