面试题：网络编程之TCP Socket复杂场景下数据完整性

Question

假设在高并发且网络不稳定的环境下进行TCP Socket数据传输，可能会出现哪些影响数据完整性的问题，如何针对性地解决这些问题？

Answer 1

可能出现的影响数据完整性的问题：

1. 数据包丢失：网络不稳定可能导致数据包在传输过程中丢失，接收方无法完整获取发送方的数据。
2. 乱序到达：由于网络路由等原因，数据包可能不按发送顺序到达接收方，从而破坏数据的正确顺序。
3. 数据重复：在重传机制作用下，可能会出现相同数据包被多次接收的情况。
4. 网络拥塞：高并发环境容易引发网络拥塞，导致数据包丢失或延迟，影响数据传输的完整性。

针对性解决方法：

1. 数据包丢失：
   • 确认与重传机制：发送方在发送数据后启动定时器，接收方接收到数据后发送确认信息（ACK）。若发送方在定时器超时前未收到ACK，则重传该数据包。例如TCP协议的超时重传机制。
   • 冗余校验：在数据包中添加校验和（如CRC校验），接收方收到数据包后进行校验。若校验失败，则要求发送方重传。
2. 乱序到达：
   • 序列号：发送方为每个数据包分配唯一的序列号，接收方根据序列号对数据包进行排序，将乱序的数据包重新整理成正确顺序。
3. 数据重复：
   • 去重机制：接收方维护一个已接收数据包序列号的缓存，当接收到新数据包时，检查其序列号是否已在缓存中。若已存在，则丢弃该重复数据包。
4. 网络拥塞：
   • 拥塞控制：采用拥塞控制算法，如慢启动、拥塞避免、快重传和快恢复等。发送方根据网络拥塞情况动态调整发送速率，避免网络拥塞加剧。