引言

在前面的內(nèi)容中，我們已經(jīng)詳細講解了一系列與TCP相關(guān)的面試問題。然而，這些問題都是基于個別知識點進行擴展的。今天，我們將重點討論一些場景問題，并探討如何解決這些問題。

序列號確認問題

當(dāng)A主機與B主機建立了TCP連接后，A主機發(fā)送了兩個TCP報文，分別大小為500和300字節(jié)。第一個報文的序列號為200。那么當(dāng)B主機接收到這兩個報文后，返回的確認號應(yīng)該是多少呢？

當(dāng)A主機發(fā)送第一個TCP報文時，序列號為200，大小為500。因此，A主機發(fā)送的數(shù)據(jù)范圍是200-699（包括200和699）。

當(dāng)A主機發(fā)送第二個TCP報文時，序列號為700，大小為300。因此，A主機發(fā)送的數(shù)據(jù)范圍是700-999（包括700和999）。

當(dāng)B主機接收到這兩個報文后，確認號應(yīng)該是下一個預(yù)期的序列號。根據(jù)TCP的規(guī)則，下一個預(yù)期的序列號應(yīng)該是接收到的最后一個字節(jié)的序列號加上1。

所以，B主機接收到的最后一個字節(jié)的序列號是999，因此，返回的確認號應(yīng)該是1000。

為什么增加的是tcp包的大小而不是單純+1呢？為什么增加的是TCP包的大小而不是簡單地加1呢？在TCP協(xié)議中，確認號是基于接收到的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)來計算的，而不是簡單地加1。

當(dāng)B主機接收到A主機發(fā)送的第一個500字節(jié)的TCP報文時，B主機期望下一個字節(jié)的序列號是200 + 500 = 700。由于TCP是面向字節(jié)的傳輸協(xié)議，每個字節(jié)都有一個唯一的序列號，因此確認號是基于已接收字節(jié)的累積值。所以，B主機返回的確認號是700。

接著，當(dāng)B主機接收到A主機發(fā)送的第二個300字節(jié)的TCP報文時，B主機期望下一個字節(jié)的序列號是700 + 300 = 1000。因此，B主機返回的確認號是1000。

如何確定上層協(xié)議？

收到一個IP數(shù)據(jù)包后，操作系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧會進行解析。在解析過程中，有一個關(guān)鍵步驟是確定該數(shù)據(jù)包應(yīng)該投遞到上層的哪個協(xié)議（UDP或TCP）。

為了更好地理解這個過程，我們先來看一下分層協(xié)議結(jié)構(gòu)示意圖：

可以看到，在包裝完TCP頭信息之后，才會包裝IP頭信息。因此，在IP頭部中應(yīng)該能夠得知當(dāng)前是什么協(xié)議的數(shù)據(jù)包。接下來，我們來具體查看一下IP頭信息的示意圖：

在IP協(xié)議中，協(xié)議字段用于區(qū)分上層協(xié)議。在Linux系統(tǒng)的/etc/protocols文件中定義了所有上層協(xié)議對應(yīng)的協(xié)議字段。例如，ICMP的協(xié)議字段為1，TCP的協(xié)議字段為6，UDP的協(xié)議字段為17。

我們知道TCP和UDP是服務(wù)器傳輸數(shù)據(jù)的常用協(xié)議。而ICMP則是用于傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中的一些中間鏈路的錯誤信息反饋。正如之前提到的，路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備屬于三層協(xié)議，它們可以判定并修改IP頭部中的信息。

因此，通過對IP頭部中的協(xié)議字段進行解析，操作系統(tǒng)可以確定接收到的數(shù)據(jù)包應(yīng)該傳遞給哪個上層協(xié)議進行處理。

應(yīng)用程序應(yīng)該如何提供他們自己的記錄標識？

TCP提供了一種字節(jié)流服務(wù)，其中發(fā)送方和接收方都不維護記錄的邊界。這意味著在傳輸過程中，數(shù)據(jù)可能會被分割成多個TCP段，而接收方需要確定每個段屬于哪個應(yīng)用程序的記錄。應(yīng)?程序應(yīng)該如何提供他們自己的記錄標識呢？

為了實現(xiàn)這一點，應(yīng)用程序可以使用一些方法來提供自己的記錄標識。以下是一些常用的方法：

• 使用特定的協(xié)議頭或標識符：應(yīng)用程序可以在發(fā)送的數(shù)據(jù)中添加特定的協(xié)議頭或標識符，以便接收方能夠識別和組合相關(guān)的數(shù)據(jù)段。例如，在Redis的通信協(xié)議（RESP協(xié)議）中，每個命令或數(shù)據(jù)都以特定的控制字符"\r\n"作為結(jié)束符，這樣接收方就能夠根據(jù)這些結(jié)束符來識別和組合記錄。
• 使用固定長度的數(shù)據(jù)塊：應(yīng)用程序可以將數(shù)據(jù)劃分為固定長度的數(shù)據(jù)塊，并在每個數(shù)據(jù)塊前添加標識信息。接收方可以根據(jù)這些標識信息來組合和還原應(yīng)用程序的記錄。
• 使用消息邊界標記：應(yīng)用程序可以在數(shù)據(jù)中使用特定的消息邊界標記，例如特殊字符或預(yù)定的控制序列。接收方根據(jù)這些邊界標記來確定每個記錄的邊界。

通過使用這些方法，應(yīng)用程序可以在數(shù)據(jù)傳輸過程中進行分段和還原，從而實現(xiàn)記錄的完整性和可靠性。這些方法能夠提供自定義的記錄標識，使得數(shù)據(jù)能夠準確地組合和還原為應(yīng)用程序的記錄。

TCP 和 UDP 的區(qū)別

TCP（傳輸控制協(xié)議）和UDP（用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）是兩種常見的互聯(lián)網(wǎng)傳輸協(xié)議，它們在網(wǎng)絡(luò)通信中有以下幾個主要的區(qū)別：

• 連接性：TCP是面向連接的協(xié)議，它在通信前需要建立一個可靠的連接，然后再進行數(shù)據(jù)傳輸。而UDP是無連接的協(xié)議，它不需要建立連接就可以直接發(fā)送數(shù)據(jù)。
• 可靠性：TCP提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸，它使用確認機制、重傳機制、流量控制、擁塞控制和序列號等技術(shù)來確保數(shù)據(jù)的完整性和有序性。UDP則不提供可靠性保證，它只是簡單地將數(shù)據(jù)包發(fā)送出去，并不關(guān)心是否能夠到達目標。
• 速度：由于TCP提供了可靠性保證和流量控制等機制，因此它的傳輸速度相對較慢。而UDP沒有這些額外的機制，所以傳輸速度比TCP快。
• 占用資源：TCP需要維護連接狀態(tài)和緩存等信息，因此占用的系統(tǒng)資源較多。而UDP不需要維護連接狀態(tài)，所以占用的系統(tǒng)資源較少。
• 適用場景：由于TCP提供了可靠性保證，所以在需要確保數(shù)據(jù)完整性和有序性的場景下使用較多，如文件傳輸、網(wǎng)頁瀏覽等。而UDP適用于實時性要求較高的場景，如視頻和音頻流媒體、在線游戲等。

總結(jié)

通過本文的講解，我們了解了一些關(guān)于TCP的場景問題及其解決方法。我們學(xué)習(xí)了如何確定TCP報文的應(yīng)答號，通過解析IP頭部的協(xié)議字段來確定數(shù)據(jù)包的上層協(xié)議，以及應(yīng)用程序如何提供自己的記錄標識。此外，我們還比較了TCP和UDP的區(qū)別，包括連接性、可靠性、速度、資源占用和適用場景等方面。通過深入理解這些問題，我們可以更好地應(yīng)對TCP相關(guān)的面試和實際應(yīng)用場景。