一、核心区别速览（面试必背）
通过一张表快速掌握TCP和UDP的核心差异：
| 对比维度 | TCP | UDP |
|---|---|---|
| 连接方式 | 面向连接（三次握手建立连接） | 无连接 |
| 可靠性 | 数据完整有序（确认重传机制） | 尽力交付，可能丢包 |
| 传输速度 | 较慢（需维护连接状态） | 极快（无状态开销） |
| 头部开销 | 20-60字节（复杂控制字段） | 8字节（仅基础信息） |
| 流量控制 | 滑动窗口机制 | 无 |
| 拥塞控制 | 慢启动、拥塞避免等算法 | 无 |
| 数据边界 | 字节流模式（无明确报文边界） | 数据报模式（保留发送边界） |
| 典型应用场景 | 文件传输、网页浏览、邮件 | 视频流、DNS查询、在线游戏 |
二、技术原理深度解析
1. TCP的可靠性保障
-
三次握手建立连接：
客户端 → SYN=1, seq=x → 服务端 服务端 → SYN=1, ACK=1, seq=y, ack=x+1 → 客户端 客户端 → ACK=1, seq=x+1, ack=y+1 → 服务端
-
四次挥手终止连接：
主动方 → FIN=1 → 被动方 被动方 → ACK=1 → 主动方 被动方 → FIN=1 → 主动方 主动方 → ACK=1 → 被动方
- 重传机制：通过序列号确认机制，未收到ACK时自动重发数据包
2. UDP的轻量级优势
- 无连接设计：直接发送数据报，无握手过程
- 广播/组播支持：可同时向多个目标发送数据
- 定制化空间大：开发者可在应用层实现个性化可靠性策略
三、高频面试题应答指南
问题1：TCP为什么需要三次握手？
标准答案：
T三次握手是为了防止已失效的连接请求报文突然传送到服务端（网络延迟导致的历史报文问题）。通过客户端-服务端-客户端的确认流程，确保双方都具备收发能力，建立可靠的通信信道。
加分回答：
如果使用二次握手：当服务端收到延迟的SYN请求时会直接建立连接，但客户端可能早已放弃该请求，导致服务端资源浪费。
问题2：TCP为什么需要四次挥手？
TCP采用四次挥手来关闭连接的原因在于TCP连接是全双工的，即数据可以在两个方向上同时传输。这意味着每一方都必须单独地关闭其发送和接收通道。
以下是四次挥手过程的简要描述：
- 当一方（通常是客户端）完成了它的数据发送任务后，它会发送一个FIN（结束）标志位被置为1的报文给另一方（通常是服务端），表示它不再有数据要发送了。
- 接收到FIN报文的一方会发送一个ACK（确认）报文作为响应，表示已经接收到对方的FIN，并进入CLOSE_WAIT状态，但此时它可能还有数据需要发送。
- 当服务端也完成数据发送后，它会发送自己的FIN报文给客户端，表示同意现在可以关闭连接。
- 客户端接收到服务端的FIN报文后，会发送最后一个ACK报文进行确认，并进入TIME_WAIT状态，等待一段时间以确保服务端收到了这个ACK。
之所以需要四次挥手，是因为在关闭连接时，当一端发送FIN报文后，只能表示这一端没有更多的数据要发送了，但并不意味着它可以立即停止接收数据。另一端可能仍有数据需要发送。因此，需要分开两次独立的操作：一次是确认对方不再发送数据（ACK），另一次是自己也不再发送数据（FIN）。如果将这两个步骤合并，则可能导致数据丢失或连接过早关闭。此外，TIME_WAIT状态的存在是为了确保网络中的延迟报文不会干扰到新的连接。
问题3：UDP如何实现可靠传输？
技术方案：
- 应用层ACK机制：接收方返回确认包
- 重传定时器：未收到ACK时重发数据
- 序列号管理：对数据包编号处理乱序问题
- 流量控制：通过自定义窗口大小调节发送速率
经典案例：
QUIC协议（HTTP/3基础）在UDP之上实现可靠传输，相比TCP减少握手延迟50%
四、应用场景对比分析
必须使用TCP的场景
- 金融交易系统：0容错率的资金划转
- 数据库同步：严格保证数据完整性
- SSH远程连接：需要精确的指令顺序
优先选择UDP的场景
- 实时视频会议：允许少量丢包，不能容忍延迟
- 物联网传感器：海量设备低功耗通信
- 多人竞技游戏：需要毫秒级响应速度
五、面试进阶考点
1. TCP粘包问题
-
成因：接收方无法区分报文边界
-
解决方案：
- 固定长度包头（声明数据长度）
- 特殊分隔符（如
\r\n） - 使用应用层协议（如HTTP的Content-Length）
2. UDP的NAT穿透
- STUN协议：获取NAT后的公网地址
- TURN协议：中继服务器转发数据
- ICE框架：综合多种穿透策略
六、备考建议
- 画图记忆法：手绘三次握手/四次挥手流程图
- 场景联想：将协议特性与实际应用（如微信语音用UDP）关联记忆
- 对比记忆：整理TCP/UDP对比表随身携带
- 实战演练：使用Wireshark抓包分析协议细节
扩展阅读推荐
- 《TCP/IP详解 卷1：协议》（经典理论）
- Cloudflare博客《The QUICening》（前沿技术）
- 极客时间《网络编程实战》（实战案例）
