面试题：C语言UDP网络编程中的数据可靠性问题及解决方案

Question

在C语言进行Linux下的UDP网络编程时，UDP本身是不可靠传输协议。请阐述可能会遇到哪些数据可靠性相关的问题，并且给出至少两种提高UDP数据传输可靠性的C语言实现方案，并分析其优缺点。

Answer 1

可能遇到的数据可靠性相关问题

1. 数据丢失：由于UDP无连接，网络拥塞、路由问题等可能导致数据包在传输过程中丢失。
2. 数据乱序：网络中的不同路径延迟不同，可能使UDP数据包到达接收端时顺序与发送端不一致。

提高UDP数据传输可靠性的C语言实现方案

1. 引入确认机制（ACK）
   • 实现：发送端发送数据后，等待接收端的确认消息（ACK）。若在一定时间内未收到ACK，则重发数据。
   • 优点：可有效解决数据丢失问题，提高数据传输的可靠性。
   • 缺点：增加了额外的网络流量和处理开销，降低了传输效率。而且如果ACK本身丢失，可能导致不必要的重传。
2. 序列号机制
   • 实现：发送端为每个数据包分配一个序列号，接收端根据序列号对数据包进行排序，丢弃重复的数据包。
   • 优点：能够解决数据乱序问题，结合确认机制可进一步提高可靠性，同时接收端可通过序列号检测到丢失的数据包。
   • 缺点：增加了数据包的头部开销，并且需要接收端维护一定的状态信息来处理序列号，增加了实现复杂度。
3. 校验和机制
   • 实现：发送端在数据包中添加校验和字段，接收端根据接收到的数据重新计算校验和并与接收到的校验和比较，若不一致则丢弃数据包。
   • 优点：可检测数据包在传输过程中是否发生错误，提高数据的完整性。
   • 缺点：不能解决数据丢失和乱序问题，并且计算校验和也会带来一定的性能开销。