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研发工程师面试题必刷题解析

面试问答题（共20题）

第一题

请解释一下TCP协议三次握手的过程，并说明为什么必须进行三次握手而不是两次或四次？

答案：

TCP三次握手过程：

TCP（TransmissionControlProtocol）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层协议。建立TCP连接需要客户端和服务器端通过三次交换信息来同步序列号和确认连接的可靠性。

第一次握手(SYN):

客户端（请求建立连接的一端）向服务器端发送一个SYN（SynchronizeSequenceNumbers）包。

该SYN包包含一个随机生成的初始序列号_client_isn(InitialSequenceNumber)。

目的：客户端向服务器表明希望建立连接，并告知自己的初始序列号。

服务器收到该SYN包后，如果同意建立连接，会进入SYN-RCVD状态。

第二次握手(SYN+ACK):

服务器端向客户端发送一个SYN+ACK包。

该包包含：

一个SYN标志，表示确认收到客户端的SYN请求。

一个ACK（Acknowledgment）标志，表示确认。

一个服务器端的初始序列号server_isn。

一个ACK确认号，该值等于客户端的初始序列号client_isn加1（即client_isn+1）。这表示服务器已成功收到客户端的SYN，并准备接收客户端后续的阶层。

目的：服务器确认收到客户端的连接请求，并告知自己的初始序列号及确认客户端的SYN。

第三次握手(ACK):

客户端收到服务器的SYN+ACK包后，向服务器发送一个ACK包。

该包包含：

一个ACK标志。

一个ACK确认号，该值等于服务器端的初始序列号server_isn加1（即server_isn+1）。这表示客户端已成功收到服务器的SYN+ACK，并准备接收服务器后续的层数。

目的：客户端确认收到服务器的SYN+ACK，最终确认连接建立成功。

到此，TCP连接建立成功，双方都可以开始进行数据传输。

为什么必须进行三次握手而不是两次或四次？

为什么不能是两次？

无法确认双方都已经收发成功：如果只有两次握手，例如客户端发送SYN，服务器回复SYN+ACK，如果服务器的SYN+ACK在网络上丢失，客户端会认为连接已经建立成功并开始发送数据。此时服务器实际上并未准备好接收数据或并未收到任何数据。如果此时服务器发送一个RST（Reset）包来中断连接，这会导致客户端在不必要的数据传输后才发现连接问题。而三次握手可以确保服务器也确认了客户端的SYN，并且客户端也确认了服务器的SYN+ACK，形成双方互相确认的状态，避免了单方面误判连接成功的情况。这种机制也被称为客户端确认服务器端也确认了客户端的连接请求。

为什么必须是三次且不能是四次？

两次握手的漏洞：假设是两次握手，客户端发送SYN，服务器回复SYN+ACK。如果服务器的SYN+ACK丢失，客户端会认为连接建立成功并开始发送数据。服务器收到客户端后续的数据包后，如果发送RST包，客户端已经发送了数据，可能会造成问题。但实际最关键的是，客户端无法确认服务器是否真的收到了它的SYN并准备好建立连接了。

四次握手的冗余：四次握手虽然也能实现确认，但比三次多了客户端的一次ACK确认，这在确认逻辑上并非必需。服务器收到客户端第一个SYN后的SYN+ACK已经明确告诉了客户端“我收到了你的请求，我准备好了”，客户端再发一个ACK会多此一举，且会增加网络传输消耗和延迟。

总结：三次握手是需求（并发送与接收确认）和效率之间的最佳平衡点。它确保了：

双方都有发送和接收的能力。

双方都确认了对方的接收能力。

处理了初始序列号的同步。

第二题：

从算法最优化的角度出发，介绍一个你最熟悉的数据结构（如数组、链表、哈希表、二叉树等），并解释它适合解决什么样的技术问题，为什么它被认为是最优的。

答案：

数据结构：哈希表（HashTable）

哈希表是一种高效的数据存储方式，它支持常数时间的平均查找、插入和删除操作。哈希表的核心是哈希函数，它将输入（如键值对）映射为一个固定大小的哈希值，这个哈希值可以用来定位数据在哈希表中的具体位置。

为什么哈希表被认为是最优的：

时间复杂度：哈希表的查找、插入和删除操作的时间复杂度都是O(1)。

稳定性：哈希表能在常数时间内完成操作，保证了系统的高效性和稳定性。

空间利用率：虽然哈希表的空间复杂度为O(n)（需要存储键和值的数组以及散列表），但是由于它的查找速度快，整体效率高，非常适合以空间换取时间的交易。

冲突解决方法：当两个不同的键映射到相同的哈希值时，就需要解决冲突问题。常用的冲突解决方法包括开放地址法、链地址法和建立公共溢出区等，其中链地址法是一种常用的解决方案