引言

在前面的內容中，我們已經詳細講解了一系列與TCP相關的面試問題。然而，這些問題都是基於個別知識點進行擴充套件的。今天，我們將重點討論一些場景問題，並探討如何解決這些問題。

序列號確認問題

當A主機與B主機建立了TCP連線後，A主機傳送了兩個TCP報文，分別大小為500和300位元組。第一個報文的序列號為200。那麼當B主機接收到這兩個報文後，返回的確認號應該是多少呢？

當A主機傳送第一個TCP報文時，序列號為200，大小為500。因此，A主機傳送的資料範圍是200-699（包括200和699）。

當A主機傳送第二個TCP報文時，序列號為700，大小為300。因此，A主機傳送的資料範圍是700-999（包括700和999）。

當B主機接收到這兩個報文後，確認號應該是下一個預期的序列號。根據TCP的規則，下一個預期的序列號應該是接收到的最後一個位元組的序列號加上1。

所以，B主機接收到的最後一個位元組的序列號是999，因此，返回的確認號應該是1000。

為什麼增加的是tcp包的大小而不是單純+1呢？為什麼增加的是TCP包的大小而不是簡單地加1呢？在TCP協定中，確認號是基於接收到的資料位元組數來計算的，而不是簡單地加1。

當B主機接收到A主機傳送的第一個500位元組的TCP報文時，B主機期望下一個位元組的序列號是200 + 500 = 700。由於TCP是面向位元組的傳輸協定，每個位元組都有一個唯一的序列號，因此確認號是基於已接收位元組的累積值。所以，B主機返回的確認號是700。

接著，當B主機接收到A主機傳送的第二個300位元組的TCP報文時，B主機期望下一個位元組的序列號是700 + 300 = 1000。因此，B主機返回的確認號是1000。

如何確定上層協定？

收到一個IP封包後，作業系統中的網路協定棧會進行解析。在解析過程中，有一個關鍵步驟是確定該封包應該投遞到上層的哪個協定（UDP或TCP）。

為了更好地理解這個過程，我們先來看一下分層協定結構示意圖：

可以看到，在包裝完TCP頭資訊之後，才會包裝IP頭資訊。因此，在IP頭部中應該能夠得知當前是什麼協定的封包。接下來，我們來具體檢視一下IP頭資訊的示意圖：

在IP協定中，協定欄位用於區分上層協定。在Linux系統的/etc/protocols檔案中定義了所有上層協定對應的協定欄位。例如，ICMP的協定欄位為1，TCP的協定欄位為6，UDP的協定欄位為17。

我們知道TCP和UDP是伺服器傳輸資料的常用協定。而ICMP則是用於傳輸網路傳輸過程中的一些中間鏈路的錯誤資訊反饋。正如之前提到的，路由器等網路裝置屬於三層協定，它們可以判定並修改IP頭部中的資訊。

因此，通過對IP頭部中的協定欄位進行解析，作業系統可以確定接收到的封包應該傳遞給哪個上層協定進行處理。

應用程式應該如何提供他們自己的記錄標識？

TCP提供了一種位元組流服務，其中傳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，資料可能會被分割成多個TCP段，而接收方需要確定每個段屬於哪個應用程式的記錄。應⽤程式應該如何提供他們自己的記錄標識呢？

為了實現這一點，應用程式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：

• 使用特定的協定頭或識別符號：應用程式可以在傳送的資料中新增特定的協定頭或識別符號，以便接收方能夠識別和組合相關的資料段。例如，在Redis的通訊協定（RESP協定）中，每個命令或資料都以特定的控制字元"\r\n"作為結束符，這樣接收方就能夠根據這些結束符來識別和組合記錄。
• 使用固定長度的資料塊：應用程式可以將資料劃分為固定長度的資料塊，並在每個資料塊前新增標識資訊。接收方可以根據這些標識資訊來組合和還原應用程式的記錄。
• 使用訊息邊界標記：應用程式可以在資料中使用特定的訊息邊界標記，例如特殊字元或預定的控制序列。接收方根據這些邊界標記來確定每個記錄的邊界。

通過使用這些方法，應用程式可以在資料傳輸過程中進行分段和還原，從而實現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，使得資料能夠準確地組合和還原為應用程式的記錄。

TCP 和 UDP 的區別

TCP（傳輸控制協定）和UDP（使用者資料包協定）是兩種常見的網際網路傳輸協定，它們在網路通訊中有以下幾個主要的區別：

• 連線性：TCP是面向連線的協定，它在通訊前需要建立一個可靠的連線，然後再進行資料傳輸。而UDP是無連線的協定，它不需要建立連線就可以直接傳送資料。
• 可靠性：TCP提供可靠的資料傳輸，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來確保資料的完整性和有序性。UDP則不提供可靠性保證，它只是簡單地將封包傳送出去，並不關心是否能夠到達目標。
• 速度：由於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。
• 佔用資源：TCP需要維護連線狀態和快取等資訊，因此佔用的系統資源較多。而UDP不需要維護連線狀態，所以佔用的系統資源較少。
• 適用場景：由於TCP提供了可靠性保證，所以在需要確保資料完整性和有序性的場景下使用較多，如檔案傳輸、網頁瀏覽等。而UDP適用於實時性要求較高的場景，如視訊和音訊串流媒體、線上遊戲等。

總結

通過本文的講解，我們瞭解了一些關於TCP的場景問題及其解決方法。我們學習瞭如何確定TCP報文的應答號，通過解析IP頭部的協定欄位來確定封包的上層協定，以及應用程式如何提供自己的記錄標識。此外，我們還比較了TCP和UDP的區別，包括連線性、可靠性、速度、資源佔用和適用場景等方面。通過深入理解這些問題，我們可以更好地應對TCP相關的面試和實際應用場景。