面试题：Python中UDP通信可靠性提升的基本策略

Question

在Python的UDP通信中，为提升可靠性，通常会采用哪些基本策略？请至少列举三种，并简要说明每种策略的原理。

Answer 1

1. 确认与重传机制
   • 原理：发送方发送数据后，等待接收方的确认消息（ACK）。若在指定时间（超时时间）内未收到ACK，就认为数据传输失败，并重传该数据。这样可以确保数据最终能成功到达接收方，避免因网络丢包等原因导致数据丢失。例如，在简单的UDP通信代码中，可以通过设置定时器和维护待确认数据列表来实现此机制。
2. 序列号机制
   • 原理：给每个发送的数据包分配一个唯一的序列号。接收方根据序列号对数据包进行排序，以确保数据包按顺序处理，解决因网络乱序导致的数据处理错误。同时，通过序列号还能检测出重复的数据包并丢弃，防止重复处理带来的错误。在Python代码实现中，可以在数据包的头部添加序列号字段。
3. 校验和机制
   • 原理：发送方在发送数据前，根据数据包内容计算一个校验和值，并将其附加在数据包中。接收方收到数据后，按照相同的算法重新计算校验和，并与接收到的校验和进行比较。若两者一致，则认为数据在传输过程中未被损坏；若不一致，则说明数据可能出现错误，可要求重传。在Python中，可以使用hashlib等库来计算校验和。
4. 窗口机制
   • 原理：发送方维护一个发送窗口，窗口内包含可以连续发送的多个数据包。接收方维护一个接收窗口，用来接收并缓存按序到达的数据包。发送方在收到部分确认消息后，可以继续发送窗口内后续的数据包，提高传输效率。同时，接收方根据自身处理能力和网络状况，通过调整窗口大小来告知发送方合适的发送速率，避免接收方因处理不过来而丢包。在Python实现中，需要用数据结构来模拟窗口，并通过协议消息来交互窗口大小信息。