传统后端开发（C++）-八股文--3（网络与协议）

网络编程与协议可靠UDP的设计思路实现ACK确认与重传、序列号控制、防止丢包重传超时、滑动窗口机制、拥塞处理、数据包排序、超时队列等机制。如RUDP/Reliable UDP。TCP连接建立、确认、处理网络拥塞建连三次握手SYN → SYN-ACK → ACK。如何确认接收端收到收ACK号确认。若长时间未收到ACK触发重传指数退避最终认为连接断开。网络拥塞时TCP接收端会通告rwnd减少发送方根据接收窗口慢发数据可能进入慢启动/拥塞避免等状态。TCP 与 UDP 区别UDP 如何实现可靠传输TCP面向连接、可靠、基于字节流、全双工、有拥塞控制和流量控制。UDP无连接、不可靠、面向数据报、简单、高效。UDP实现可靠传输在应用层增加确认机制、序列号、重传、滑动窗口、拥塞控制等。TCP 三次握手 / 四次挥手为什么需要三次TIME_WAIT 的作用三次握手确保双方都具备发送和接收能力并同步初始序列号。四次挥手断开连接。TIME_WAIT作用确保最后一个ACK到达服务器防止服务器重传FIN。允许旧的数据包在网络中消逝避免新连接收到旧数据。TCP 如何保证可靠传输确认应答ACK接收方收到数据后发送确认。超时重传发送方在规定时间内未收到确认则重传。序列号对数据包进行编号保证数据有序和去重。滑动窗口流量控制提高传输效率。拥塞控制慢开始、拥塞避免、快速重传、快速恢复防止网络拥塞。校验和检测数据传输错误。TCP 粘包问题的原因及解决办法原因TCP是面向字节流的协议发送方可能将小数据包合并发送接收方可能一次接收多个数据包。解决办法定长消息每个消息固定长度。分隔符消息之间使用特殊字符分隔。LengthBody消息头包含消息体长度。TCP 半开连接是什么如何处理半开连接指TCP连接的一方已经关闭或崩溃但另一方没有收到通知仍然认为连接是活动的。处理心跳机制应用层定期发送心跳包检测对端存活。TCP KeepaliveTCP协议层自带的保活机制定期发送探测包。TCP Nagle 算法Nagle算法为了提高带宽利用率减少网络中小的TCP报文数量。它会收集小的发送数据直到达到最大报文段长度MSS或收到之前发送数据的ACK才发送数据。缺点可能增加延迟影响实时性应用。HTTP 状态码1xx信息请求已接收继续处理。2xx成功请求已成功被接收、理解、接受。3xx重定向完成请求必须进行进一步操作。4xx客户端错误请求包含语法错误或无法完成请求。5xx服务器错误服务器在处理请求过程中发生错误。HTTP1.0 / 1.1 / 2.0 的区别HTTP/1.0短连接每次请求建立新连接。HTTP/1.1长连接Persistent Connection默认开启管道化Pipelining。HTTP/2.0多路复用Multiplexing、头部压缩Header Compression、服务器推送Server Push、二进制分帧。GET 与 POST 的区别GET参数在URL中不安全有长度限制可缓存幂等。POST参数在请求体中相对安全无长度限制不可缓存不幂等。HTTP 与 HTTPS 的区别SSL/TLS 握手过程HTTP超文本传输协议明文传输不安全。HTTPSHTTP SSL/TLS加密传输安全。SSL/TLS握手客户端发送ClientHello支持的协议版本、加密套件、随机数服务器发送ServerHello选择的协议版本、加密套件、随机数、证书客户端验证证书生成预主密钥并用公钥加密发送服务器用私钥解密双方根据预主密钥生成会话密钥后续通信用会话密钥加密。HTTPS 的安全问题证书链的验证机制安全问题证书被伪造、CA被攻击。证书链验证浏览器内置根证书验证服务器证书是否由可信CA签发逐级向上验证直到根证书。DNS 解析过程递归 vs 迭代为什么 DNS 用 UDP解析过程浏览器缓存 - 操作系统缓存 - 路由器缓存 - ISP DNS - 根DNS - 顶级域DNS - 权威DNS。递归查询DNS服务器代替客户端向其他DNS服务器查询。迭代查询DNS服务器告知客户端下一步去哪里查询。DNS用UDPDNS查询通常是小数据包UDP无连接开销小速度快适合快速查询。IO 多路复用select、poll、epollET vs LTReactor vs Proactorselect文件描述符数量有限制每次调用都需要拷贝fd集合到内核效率低。poll解决了select的文件描述符数量限制但仍需拷贝。epoll基于事件驱动只返回活跃事件使用红黑树和就绪链表效率高O(1)。LT水平触发只要文件描述符上有数据可读/写就会一直通知。ET边缘触发只在状态发生变化时通知一次。Reactor模式同步I/O多路复用事件就绪时通知应用处理。适用于多I/O同步场景。Proactor模式异步I/O由操作系统完成I/O操作后通知应用。适用于IOCP等异步I/O场景。选型依据平台I/O特性、任务异步/同步特性、编程难度。URL 输入到页面渲染全过程DNS解析获取域名对应的IP地址。TCP连接与服务器建立TCP连接三次握手。发送HTTP请求客户端向服务器发送HTTP请求。服务器处理请求并返回响应服务器接收请求处理后返回HTTP响应。浏览器解析渲染页面解析HTML构建DOM树。解析CSS构建CSSOM树。构建渲染树Render TreeDOM树和CSSOM树合并。布局Layout/Reflow计算元素的位置和大小。绘制Painting将渲染树的像素绘制到屏幕上。JavaScript执行可能修改DOM和CSSOM触发重排和重绘。KCP协议KCPKCP是一个快速可靠传输协议旨在解决TCP在弱网络环境下性能不佳的问题。它通过以下特性实现高效可靠传输RTO不翻倍TCP的超时重传时间RTO在连续丢包时会指数级增长KCP则采用更温和的增长策略如1.5倍减少延迟。选择性重传KCP只重传真正丢失的数据包而不是从丢失点之后的所有数据包。快速重传通过接收方发送的重复ACKKCP可以快速检测并重传丢失的数据包无需等待超时。非延迟ACKKCP的ACK可以立即发送减少了等待时间。非退让流KCP可以关闭TCP的公平退让法则以牺牲部分公平性换取传输速度。纯算法实现KCP不负责底层协议的收发用户可以自定义下层数据包的发送方式易于集成到现有系统中。18. QUIC协议基于UDP避免了TCP的队头阻塞问题因为QUIC在单个连接上实现了多路复用即使一个流的数据包丢失也不会阻塞其他流。快速连接建立QUIC通常只需要一次握手甚至零次握手即可建立安全连接大大减少了连接建立的延迟。可靠性QUIC通过Packet Number、Stream ID和Offset字段实现可靠传输。Packet Number严格递增即使重传包也有新的编号解决了TCP重传歧义问题。Stream ID和Offset保证了数据的有序性。多路复用多个独立的逻辑流可以在一个QUIC连接上并发传输互不影响。连接迁移QUIC连接通过Connection ID标识即使客户端IP地址或端口发生变化连接也能保持不变实现无缝的网络迁移。加密QUIC内置TLS 1.3加密所有数据默认加密提供了更高的安全性。