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Android第三次面试（网络篇补充）

article 2025/3/21 22:34:42

TCP（传输控制协议）的 “模式” 通常指其核心工作机制和特性，这些机制共同确保数据传输的可靠性、效率和稳定性。以下是 TCP 的主要模式和特点，用通俗易懂的语言解释：

1. 面向连接模式

核心：先 “握手” 再通信，像打电话前先拨号。
过程：
1. 发送方发起连接请求（SYN）。
2. 接收方确认并回复（SYN+ACK）。
3. 发送方再次确认（ACK），连接建立完成（三次握手）。
作用：确保双方准备好通信，避免无效数据传输。

2. 可靠传输模式

核心：数据不丢、不乱序，像寄快递要签收。
机制：
- 序列号：给每个字节编号，接收方按序重组。
- 确认应答（ACK）：接收方收到数据后回复确认。
- 超时重传：发送方未收到 ACK 时，重新发送数据。
例子：下载文件时，若某部分数据丢失，TCP 会自动补传。

3. 字节流模式

核心：数据像水流一样连续传输，不保留消息边界。
特点：
- 发送方连续发送字节，接收方按顺序接收。
- 比如发送 “HELLO” 和 “WORLD” 两次，接收方可能一次性收到 “HELLOWORLD”。
注意：需应用层自己处理消息边界（如加分隔符）。

4. 滑动窗口模式

核心：动态控制发送速率，避免接收方被 “淹没”。
工作原理：
- 接收方告诉发送方自己当前能处理的数据量（窗口大小）。
- 发送方在窗口范围内发送数据，每收到一个确认，窗口向右滑动（允许发送更多数据）。
类比：快递员根据客户剩余空间调整每次送货量（见之前详细解释）。

5. 拥塞控制模式

核心：防止网络拥堵，像交通信号灯调节车流。
算法：
- 慢启动：初始发送少量数据，逐步增加速率。
- 拥塞避免：接近网络极限时，线性增长速率。
- 快重传：发现丢包时，立即重传而不等待超时。
- 快恢复：快速调整速率，减少因误判导致的性能损失。
目标：在网络允许的情况下最大化吞吐量。

6. 特殊选项模式

Nagle 算法：合并小数据包，减少网络负担（适合文本传输）。
延迟确认（Delayed ACK）：延迟发送 ACK，减少确认包数量。
紧急数据（Urgent Data）：允许发送优先级高的数据（如终止命令）。

🔄 总结：TCP 模式的协作

TCP 通过多种模式协同工作：

面向连接建立通道；
可靠传输保证数据完整；
滑动窗口控制速率；
拥塞控制保护网络；
字节流适应不同应用场景。

TCP 的三次握手和四次挥手是建立和终止连接的核心流程，下面用通俗易懂的语言和生活场景类比详细解释：

一、三次握手：建立连接（像打电话）

目标

确保双方都准备好通信，并同步初始序列号（防止历史数据干扰）。

步骤拆解

第一次握手：客户端发起请求（SYN）
- 动作：客户端发送 SYN=1 的数据包，告诉服务器：“我想和你建立连接，我的初始序号是 x。”
- 状态变化：客户端从 CLOSED → SYN_SENT。
- 类比：你给朋友打电话，说 “喂，能听到吗？”（等待对方回应）。
第二次握手：服务器确认并响应（SYN+ACK）
- 动作：服务器收到请求后，发送 SYN=1 和 ACK=1 的数据包，回复：“我收到了，我的初始序号是 y，确认你下次发送的序号是 x+1。”
- 状态变化：服务器从 CLOSED → SYN_RCVD。
- 类比：朋友说 “能听到，你先说吧！”（确认连接，同时准备接收你的消息）。
第三次握手：客户端确认（ACK）
- 动作：客户端发送 ACK=1 的数据包，告诉服务器：“我收到你的确认，下次发送的序号是 y+1。”
- 状态变化：客户端从 SYN_SENT → ESTABLISHED，服务器从 SYN_RCVD → ESTABLISHED。
- 类比：你说 “好的，我开始说了”（双方正式进入通信状态）。

为什么需要三次握手？

防止历史连接干扰：若网络延迟导致旧的 SYN 包后到，服务器不会因为二次握手就误认为连接有效（必须等客户端确认）。

二、四次挥手：终止连接（像挂断电话）

目标

双方确认数据传输完毕，释放资源。

步骤拆解

第一次挥手：客户端请求关闭（FIN）
- 动作：客户端发送 FIN=1 的数据包，告诉服务器：“我没有数据要发了，可以关闭连接。”
- 状态变化：客户端从 ESTABLISHED → FIN_WAIT_1。
- 类比：你说 “我说完了，挂了吧？”（等待对方回应）。
第二次挥手：服务器确认（ACK）
- 动作：服务器收到请求后，发送 ACK=1 的数据包，回复：“我知道你要关闭了，但我还有数据要发，等我发完。”
- 状态变化：服务器从 ESTABLISHED → CLOSE_WAIT，客户端从 FIN_WAIT_1 → FIN_WAIT_2。
- 类比：朋友说 “好的，我这边还有几句话，说完就挂。”（继续传输剩余数据）。
第三次挥手：服务器请求关闭（FIN）
- 动作：服务器发送 FIN=1 的数据包，告诉客户端：“我数据发完了，可以关闭连接。”
- 状态变化：服务器从 CLOSE_WAIT → LAST_ACK。
- 类比：朋友说 “我说完了，现在可以挂了。”（等待你的确认）。
第四次挥手：客户端确认（ACK）
- 动作：客户端发送 ACK=1 的数据包，回复：“收到，连接关闭。”
- 状态变化：客户端从 FIN_WAIT_2 → TIME_WAIT，服务器从 LAST_ACK → CLOSED。
- 客户端等待 2MSL 时间：确保服务器收到最后一个 ACK，避免因网络问题导致连接未完全关闭。
- 类比：你说 “好的，再见！”（双方挂断电话）。

为什么需要四次挥手？

全双工通信特性：TCP 允许双向同时传输数据，关闭连接需双方独立确认。服务器可能在收到 FIN 后仍有数据要发送，因此需要两次 ACK 和两次 FIN。

三、关键细节补充

序列号（Sequence Number）
- 确保数据按序接收，避免乱序。例如，客户端发送 SYN 时的序号为 x，后续数据序号从 x+1 开始。
ACK 号（Acknowledgment Number）
- 表示期望收到的下一个数据序号。例如，服务器回复 ACK=101，表示已收到序号 100 及之前的数据。
TIME_WAIT 状态
- 作用：等待 2 倍 MSL（最大段生命周期）时间，确保所有旧数据包在网络中消失，避免新连接复用端口时收到旧数据。