一、考察点分析

核心能力维度

本题主要考察候选人对传输层协议本质特性及适用场景的理解能力，重点评估以下技术维度：

  1. 协议特性理解：TCP/UDP核心机制差异的掌握程度
  2. 场景化选型能力：如何根据业务需求选择传输协议
  3. 性能权衡意识：对可靠性与传输效率的取舍判断

具体技术评估点

  1. 连接建立方式（三次握手 vs 无连接）
  2. 可靠性保障机制（确认重传 vs 尽最大努力交付）
  3. 数据包传输模式（流式传输 vs 数据报文）
  4. 首部开销差异（20-60字节 vs 8字节）
  5. 典型应用场景匹配原则

二、技术解析

关键知识点

  1. 可靠性机制 > 传输效率 > 连接管理 > 头部开销

原理剖析

TCP（传输控制协议）：

  • 面向连接的可靠传输（三次握手建立连接）
  • 通过序列号、确认应答、超时重传实现数据完整性
  • 流量控制（滑动窗口）和拥塞控制（慢启动/快恢复）
  • 全双工字节流传输，保证数据顺序

UDP（用户数据报协议）：

  • 无连接不可靠传输（直接发送数据包）
  • 无重传机制，不保证数据顺序
  • 首部仅8字节（源端口/目标端口/长度/校验和）
  • 支持广播/多播传输模式

常见误区

  1. 认为UDP完全不安全（可通过应用层实现可靠性）
  2. 混淆数据可靠性与传输可靠性（TCP保证后者）
  3. 忽视TCP头部开销对传输效率的影响

三、问题解答

TCP与UDP核心差异：

  1. 可靠性：TCP通过确认重传机制保证数据可靠到达，UDP不提供传输保障

  2. 传输效率：UDP无连接建立和确认过程，首部开销小，实时性更优

  3. 连接方式：TCP需要三次握手建立端到端连接，UDP直接发送数据报

场景选型示例：

  • 视频流媒体（UDP）：容忍少量丢包，优先保证低延迟。如WebRTC使用UDP传输实时视频，配合前向纠错（FEC）补偿丢包
  • 金融交易（TCP）：要求100%数据准确，如支付系统必须使用TCP确保交易数据完整到达，避免金额错乱

四、解决方案

UDP视频传输优化方案 

  // UDP视频传输伪代码示例
class VideoStreamer {
  constructor() {
    this.socket = new UDPSocket();
    this.fec = new ForwardErrorCorrection(); // 前向纠错
  }

  sendFrame(frameData) {
    const packets = this.fec.encode(frameData); // 添加冗余数据包
    packets.forEach(packet => {
      this.socket.send(packet); // 不等待ACK直接发送
    });
  }

  handleLoss(lostPackets) {
    // 使用NACK协议请求关键帧重传
    if (this.isKeyFrame(lostPackets)) {
      this.requestRetransmission(lostPackets);
    }
  }
}

优化方案：

  1. 使用FEC提前添加冗余数据包补偿丢包
  2. 关键帧采用NACK选择性重传
  3. 动态码率调整适应网络状况

五、深度追问

  1. TCP如何实现流量控制？

    • 滑动窗口协议+接收窗口通告

  2. QUIC协议解决了什么问题？

    • 在UDP上实现可靠传输+0-RTT连接

  3. 直播场景如何选择协议？

    • 实时互动选UDP+WebRTC，点播用TCP+HLS
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Last updated 06 Mar 2025, 13:07 +0800 . history