1. 到底什么是 TCP 连接?
TCP 连接的定义
TCP（传输控制协议）是一个面向连接的传输层协议。TCP 连接是通过 三次握手 确立的可靠数据通信链路，保证了在不可靠网络（如互联网）上的数据传输的准确性、有序性和完整性。
TCP 连接的特性
- 面向连接： 通信前建立连接（三次握手），通信结束释放连接（四次挥手）。
- 可靠传输： 提供数据分段、确认（ACK）、重传机制，确保数据不丢失、不重复。
- 有序传输： 数据按序号重组，确保顺序。
- 全双工： 支持双向同时通信。
- 流量控制与拥塞控制： 防止发送过快或网络拥堵。
2. HTTP 1.0 和 HTTP 2.0 有什么区别?
| 特性 | HTTP 1.0 | HTTP 2.0 |
|---|---|---|
| 连接复用 | 不支持，每次请求需建立新连接（无连接复用）。 | 支持多路复用，一个 TCP 连接可发送多个请求。 |
| 传输格式 | 基于纯文本。 | 基于二进制帧，效率更高。 |
| 头部压缩 | 不支持，头部信息冗余较大。 | 支持 HPACK 算法压缩，减少网络传输量。 |
| 服务器推送 | 不支持。 | 支持服务端主动推送资源（Server Push）。 |
| 队头阻塞 | 存在，阻塞一个请求会影响整个连接性能。 | 解决了应用层的队头阻塞问题（但仍有 TCP 层问题）。 |
3. HTTP 2.0 和 HTTP 3.0 有什么区别?
| 特性 | HTTP 2.0 | HTTP 3.0 |
|---|---|---|
| 底层协议 | 基于 TCP 协议。 | 基于 QUIC 协议（UDP）。 |
| 连接建立 | 需要 TCP 三次握手+TLS 握手，延迟较高。 | 支持 0-RTT 快速握手，大幅降低延迟。 |
| 队头阻塞 | 存在 TCP 队头阻塞问题。 | 无队头阻塞（QUIC 的流独立）。 |
| 加密传输 | 通过 TLS 实现加密。 | 内置加密，数据始终安全传输。 |
| 部署 | 需要依赖操作系统的 TCP 协议栈支持。 | 基于用户态协议，灵活易更新。 |
4. HTTP 和 HTTPS 有什么区别?
| 特性 | HTTP | HTTPS |
|---|---|---|
| 安全性 | 明文传输，容易被窃听或篡改。 | 数据加密传输，防止窃听和篡改。 |
| 协议 | 基于 HTTP 协议。 | HTTP+SSL/TLS 实现加密。 |
| 端口 | 默认使用端口 80。 | 默认使用端口 443。 |
| 性能 | 无需加密计算，性能略高。 | 数据加密解密需额外计算，性能略低。 |
| 证书需求 | 无需证书。 | 需要申请 SSL 证书，成本较高。 |
5. TCP 是用来解决什么问题?
TCP 的主要问题解决：
- 可靠传输： 确保数据包正确、无丢失地到达目标。
- 解决：序列号、确认机制、超时重传。
- 顺序传输： 确保数据包按发送顺序到达。
- 解决：序列号与接收端排序机制。
- 流量控制： 避免发送端数据过快，导致接收端处理不过来。
- 解决：滑动窗口协议。
- 拥塞控制： 避免网络拥堵，降低整体传输性能。
- 解决：慢启动、拥塞避免算法。
6. TCP 和 UDP 有什么区别?
| 特性 | TCP | UDP |
|---|---|---|
| 连接方式 | 面向连接（需三次握手）。 | 无连接，直接发送。 |
| 可靠性 | 可靠传输，有确认和重传机制。 | 不可靠传输，无确认机制。 |
| 数据顺序 | 有序传输，接收方数据按序排列。 | 无序传输，数据可能乱序。 |
| 开销 | 开销较大，需要维护连接状态和控制信息。 | 开销较小，无需连接管理。 |
| 速度 | 速度较慢，但稳定。 | 速度快，但可能丢包。 |
| 适用场景 | 文件传输、Web 浏览、邮件等需要可靠性的场景。 | 视频直播、在线游戏、DNS 查询等需要低延迟的场景。 |
7. TCP 的粘包和拆包能说说吗?
粘包和拆包的定义：
- 粘包： 多个小数据包被合并为一个包，接收端无法区分数据边界。
- 拆包： 一个大数据包被拆分为多个小包传输。
产生原因：
-
粘包：
- 发送端将多个小数据包合并为一个大数据包（节约资源）。
- TCP 流是无边界的，接收端无法判断每个数据包的分界点。
-
拆包：
- 单个数据包大小超过了 TCP 最大传输单元（MTU）。
解决方法：
-
固定长度协议：
- 每个数据包规定固定长度，接收端按长度解析。
-
分隔符协议：
- 使用特定分隔符（如
\n或\r\n）标记数据边界。
- 使用特定分隔符（如
-
长度前缀协议：
- 在数据包前附加长度信息，接收端根据长度解析。
示意图：
-
粘包：
发送端：包1[Hello] + 包2[World] => 合并为 [HelloWorld] 接收端：无法区分 Hello 和 World。 -
拆包：
发送端：包 [LargeData] 接收端：分为 [Large] 和 [Data]
代码举例：
python
# 粘包问题示例：发送两条消息，但接收端读取到的是拼接后的数据
client.send("Hello".encode())
client.send("World".encode())
# 接收端可能收到：HelloWorld1. 说说 TCP 的三次握手?
TCP 的三次握手是建立连接的过程，用于确保通信双方都准备好数据传输并确认网络稳定。
三次握手步骤：
-
第一次握手（SYN）：
客户端发送一个带 SYN（同步）标志的数据包，表示请求建立连接，同时指明自己的初始序列号 (Seq = x)。
-
第二次握手（SYN-ACK）：
服务器收到客户端的 SYN 后，发送一个带 SYN 和 ACK 标志的数据包，表示同意连接，并告知自己的初始序列号 (Seq = y) 和确认号 (Ack = x+1)。
-
第三次握手（ACK）：
客户端收到 SYN-ACK 后，发送一个带 ACK 标志的数据包，确认号 (Ack = y+1)，表示握手完成，连接建立。
示意图：
客户端 服务端
|---SYN(x)--->|
|<--SYN-ACK(y)-|
|---ACK(x+1)--->|
连接建立成功
2. 说说 TCP 的四次挥手?
TCP 的四次挥手是断开连接的过程，用于保证双方都可以正常关闭通信。
四次挥手步骤：
-
第一次挥手（FIN）：
客户端发送一个带 FIN 标志的数据包，表示数据发送完毕，请求关闭连接。
-
第二次挥手（ACK）：
服务器收到 FIN 后，发送 ACK 确认，表示同意关闭连接，但可能还有未处理完的数据。
-
第三次挥手（FIN）：
服务器处理完数据后，发送 FIN 请求，表示可以关闭连接。
-
第四次挥手（ACK）：
客户端收到 FIN 后，发送 ACK 确认，并进入 TIME_WAIT 状态，等待一段时间以确保服务器收到 ACK。
示意图：
客户端 服务端
|---FIN--->|
|<---ACK---|
|<---FIN---|
|---ACK--->|
连接断开成功
3. 为什么 TCP 挥手需要有 TIME_WAIT 状态?
TIME_WAIT 的作用：
-
确保数据的可靠性：
- 确保服务器收到客户端的最后一个 ACK，如果服务器未收到，会重新发送 FIN。
-
避免端口重用：
- 等待旧连接的残留数据清理完毕，避免新连接受到干扰。
TIME_WAIT 的持续时间：
- 通常为 2 × 最大报文段寿命（2×MSL），约 60~240 秒。
4. TCP 超时重传机制是为了解决什么问题?
超时重传机制的目的：
确保数据可靠传输，即使由于网络丢包、拥塞等原因导致数据包未被接收。
工作流程：
- 发送方发送数据包并启动定时器。
- 若在超时时间内未收到确认（ACK），则重新发送数据包。
- 若多次超时仍无响应，则认为连接中断。
关键参数：
- RTT（Round Trip Time）： 确认包的往返时间。
- RTO（Retransmission Timeout）： 超时时间动态调整，通常为 RTT 的倍数。
5. TCP 滑动窗口的作用是什么?
滑动窗口的作用：
控制数据的流量，防止发送方发送过快导致接收方处理不过来。
特点：
- 动态调整窗口大小：
- 窗口大小表示发送方可连续发送的最大数据量，无需逐一等待确认。
- 提高传输效率：
- 通过批量发送多个数据包，减少等待时间。
示意图：
滑动窗口机制：
窗口大小 = 4
发送方： [1] [2] [3] [4] | [5] [6]
接收方： ACK [1] => 滑动窗口更新 => [5] 可发送
6. TCP/IP 四层模型是什么?
TCP/IP 模型层次：
-
应用层：
提供用户直接使用的网络服务（如 HTTP、DNS、SMTP）。
-
传输层：
提供可靠或不可靠的端到端通信（如 TCP、UDP）。
-
网络层：
确定路由并传输数据包（如 IP 协议）。
-
网络接口层：
定义数据在物理网络上的传输方式（如 Ethernet）。
7. OSI 七层模型是什么?
| 层次 | 功能描述 | 示例协议 |
|---|---|---|
| 应用层 | 为用户提供网络服务接口。 | HTTP、FTP、SMTP |
| 表示层 | 数据格式转换和加密解密。 | SSL、TLS |
| 会话层 | 建立、管理和终止会话。 | NetBIOS |
| 传输层 | 提供可靠传输或无连接服务。 | TCP、UDP |
| 网络层 | 选择路由并传输数据包。 | IP、ICMP、ARP |
| 数据链路层 | 确保数据在同一网络中的节点间可靠传输。 | Ethernet、PPP |
| 物理层 | 负责硬件设备间的数据传输。 | 光纤、电缆等传输介质。 |
8. Cookie、Session、Token 之间有什么区别?
| 特性 | Cookie | Session | Token |
|---|---|---|---|
| 存储位置 | 客户端浏览器。 | 服务器端。 | 客户端，通常结合 Authorization 头传输。 |
| 安全性 | 较低，易被篡改或劫持。 | 较高，敏感数据存储在服务器。 | 高，通过签名防篡改。 |
| 生命周期 | 有效期受限于设置的失效时间。 | 随 Session 存续，通常依赖 Cookie。 | 有效期受限于令牌的过期时间。 |
| 适用场景 | 简单状态管理（如购物车）。 | 用户认证、敏感数据操作。 | 跨域认证、分布式系统。 |
9. 如何解决页面请求接口大规模并发问题?
解决思路：
-
前端优化：
- 合并请求：减少接口调用次数。
- 缓存策略：使用浏览器缓存或 CDN。
- 限流：对请求进行排队或批量处理。
-
服务端优化：
- 负载均衡： 使用 Nginx 或 LVS 分担流量。
- 分布式架构： 数据库、缓存服务（如 Redis）分片部署。
- 数据库优化： 建立索引、读写分离。
-
缓存机制：
- 使用 CDN 分担流量压力。
- 热点数据缓存到 Redis 或 Memcached。
-
消息队列：
- 使用 RabbitMQ、Kafka 等，将请求异步化，平滑高峰流量。
-
监控与扩展：
- 监控系统性能，动态扩展服务器。