计算机网络常见面试题汇总·

1、你知道TCP协议、IP协议、HTTP协议分别在哪一层吗?

运输层,网络层,应用层。

2、请你解释一下TCP为什么可靠一些

三次握手,超时重传,滑动窗口,拥塞控制。


[1] 确认和重传机制

建立连接时三次握手同步双方的“序列号 + 确认号 + 窗口大小信息”,是确认重传、流控的基础

传输过程中,如果Checksum校验失败、丢包或延时,发送端重传。

[2] 数据排序

TCP有专门的序列号SN字段,可提供数据re-order

[3] 流量控制

滑动窗口和计时器的使用。TCP窗口中会指明双方能够发送接收的最大数据量,发送方通过维持一个发送滑动窗口来确保不会发生由于发送方报文发送太快接收方无法及时处理的问题。

[4] 拥塞控制

TCP的拥塞控制由4个核心算法组成:

“慢启动”(Slow Start)

“拥塞避免”(Congestion avoidance)

“快速重传 ”(Fast Retransmit)

“快速恢复”(Fast Recovery)


3、请说明一下哪种应用场景会使用TCP协议,使用它的意义

当对网络通讯质量有要求的时候,比如:整个数据要准确无误的传递给对方,这往往用于一些要求可靠的应用,比如HTTP、HTTPS、FTP等传输文件的协议,POP、SMTP等邮件传输的协议

4、请你说一下tcp和udp的区别

1、TCP面向连接(如打电话要先拨号建立连接);UDP是无连接的,即发送数据之前不需要建立连接

2、TCP提供可靠的服务。也就是说,通过TCP连接传送的数据,无差错,不丢失,不重复,且按序到达;UDP尽最大努力交付,即不保证可靠交付

3、TCP面向字节流,实际上是TCP把数据看成一连串无结构的字节流;UDP是面向报文的,应用层交给UDP多长的报文,UDP就照样发送,即一次发送一个报文。UDP没有拥塞控制,因此网络出现拥塞不会使源主机的发送速率降低(对实时应用很有用,如IP电话,实时视频会议等)

4、每一条TCP连接只能是点到点的;UDP支持一对一,一对多,多对一和多对多的交互通信

5、TCP首部开销20字节;UDP的首部开销小,只有8个字节

6、TCP的逻辑通信信道是全双工的可靠信道,UDP则是不可靠信道


5、 ip报文经过一个路由器改变哪些字段?    

源和目的的MAC地址以及TTL值。(TTL减1)

6、TCP建立连接的三次握手过程

第一次握手:起初两端都处于CLOSED关闭状态Client将标志位SYN置为1,随机产生一个值seq=x,并将该数据包发送给Server,Client进入SYN-SENT状态,等待Server确认;

第二次握手:Server收到数据包后由标志位SYN=1得知Client请求建立连接Server将标志位SYN和ACK都置为1,ack=x+1随机产生一个值seq=y,并将该数据包发送给Client以确认连接请求,Server进入SYN-RCVD状态,此时操作系统为该TCP连接分配TCP缓存和变量;

第三次握手:Client收到确认后,检查ack是否为x+1,ACK是否为1,如果正确则将标志位ACK置为1,ack=y+1,并且此时操作系统为该TCP连接分配TCP缓存和变量并将该数据包发送给Server,Server检查ack是否为y+1,ACK是否为1,如果正确则连接建立成功,Client和Server进入ESTABLISHED状态,完成三次握手,随后Client和Server就可以开始传输数据。

7、请你说明一下,TCP协议的4次握手。

由于TCP连接是全双工的,因此每个方向都必须单独进行关闭。这个原则是当一方完成它的数据发送任务后就能发送一个FIN来终止这个方向的连接。收到一个 FIN只意味着这一方向上没有数据流动,一个TCP连接在收到一个FIN后仍能发送数据。首先进行关闭的一方将执行主动关闭,而另一方执行被动关闭。

TCP的连接的拆除需要发送四个包,因此称为四次挥手(four-way handshake)。客户端或服务器均可主动发起挥手动作,在socket编程中,任何一方执行close()操作即可产生挥手操作。

(1)客户端A发送一个FIN,用来关闭客户A到服务器B的数据传送。

(2)服务器B收到这个FIN,它发回一个ACK,确认序号为收到的序号加1。和SYN一样,一个FIN将占用一个序号。

(3)服务器B关闭与客户端A的连接,发送一个FIN给客户端A。

(4)客户端A发回ACK报文确认,并将确认序号设置为收到序号加1。

8、 搜索baidu,会用到计算机网络中的什么层?每层是干什么的

浏览器中输入URL

浏览器要将URL解析为IP地址,解析域名就要用到DNS协议,首先主机会查询DNS的缓存,如果没有就给本地DNS发送查询请求。DNS查询分为两种方式,一种是递归查询,一种是迭代查询。如果是迭代查询,本地的DNS服务器,向根域名服务器发送查询请求,根域名服务器告知该域名的一级域名服务器,然后本地服务器给该一级域名服务器发送查询请求,然后依次类推直到查询到该域名的IP地址。DNS服务器是基于UDP的,因此会用到UDP协议。    

得到IP地址后,浏览器就要与服务器建立一个http连接。因此要用到http协议,http协议报文格式上面已经提到。http生成一个get请求报文,将该报文传给TCP层处理,所以还会用到TCP协议。如果采用https还会使用https协议先对http数据进行加密。TCP层如果有需要先将HTTP数据包分片,分片依据路径MTU和MSS。TCP的数据包然后会发送给IP层,用到IP协议。IP层通过路由选路,一跳一跳发送到目的地址。当然在一个网段内的寻址是通过以太网协议实现(也可以是其他物理层协议,比如PPP,SLIP),以太网协议需要直到目的IP地址的物理地址,有需要ARP协议。

其中:

1、DNS协议,http协议,https协议属于应用层

应用层是体系结构中的最高层。应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需要。这里的进程就是指正在运行的程序。应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远地操作,而且还要作为互相作用的应用进程的用户代理,来完成一些为进行语义上有意义的信息交换所必须的功能。应用层直接为用户的应用进程提供服务。

2、TCP/UDP属于传输层

传输层的任务就是负责主机中两个进程之间的通信。因特网的传输层可使用两种不同协议:即面向连接的传输控制协议TCP,和无连接的用户数据报协议UDP。面向连接的服务能够提供可靠的交付,但无连接服务则不保证提供可靠的交付,它只是“尽最大努力交付”。这两种服务方式都很有用,备有其优缺点。在分组交换网内的各个交换结点机都没有传输层。

3、IP协议,ARP协议属于网络层

网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信。在发送数据时,网络层将运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。在TCP/IP体系中,分组也叫作IP数据报,或简称为数据报。网络层的另一个任务就是要选择合适的路由,使源主机运输层所传下来的分组能够交付到目的主机。

4、数据链路层

当发送数据时,数据链路层的任务是将在网络层交下来的IP数据报组装成帧,在两个相邻结点间的链路上传送以帧为单位的数据。每一帧包括数据和必要的控制信息(如同步信息、地址信息、差错控制、以及流量控制信息等)。控制信息使接收端能够知道—个帧从哪个比特开始和到哪个比特结束。控制信息还使接收端能够检测到所收到的帧中有无差错。

5、物理层

物理层的任务就是透明地传送比特流。在物理层上所传数据的单位是比特。传递信息所利用的一些物理媒体,如双绞线、同轴电缆、光缆等,并不在物理层之内而是在物理层的下面。因此也有人把物理媒体当做第0层。

9、请你说一说TCP拥塞控制?以及达到什么情况的时候开始减慢增长的速度?

拥塞控制是防止过多的数据注入网络,使得网络中的路由器或者链路过载。流量控制是点对点的通信量控制,而拥塞控制是全局的网络流量整体性的控制。发送双方都有一个拥塞窗口——cwnd。

1、慢开始

最开始发送方的拥塞窗口为1,由小到大逐渐增大发送窗口和拥塞窗口。每经过一个传输轮次,拥塞窗口cwnd加倍。当cwnd超过慢开始门限,则使用拥塞避免算法,避免cwnd增长过大。【指数】

2、拥塞避免

每经过一个往返时间RTT,cwnd就增长1。

在慢开始和拥塞避免的过程中,一旦发现网络拥塞,就把慢开始门限设为当前值的一半,并且重新设置cwnd为1,重新慢启动。(乘法减小,加法增大)【线性】

3、快重传

接收方每次收到一个失序的报文段后就立即发出重复确认,发送方只要连续收到三个重复确认就立即重传(尽早重传未被确认的报文段)。

4、快恢复

当发送方连续收到了三个重复确认,就乘法减半(慢开始门限减半),将当前的cwnd设置为慢开始门限,并且采用拥塞避免算法(连续收到了三个重复请求,说明当前网络可能没有拥塞)。

采用快恢复算法时,慢开始只在建立连接和网络超时才使用。


达到什么情况的时候开始减慢增长的速度?

采用慢开始和拥塞避免算法的时候

1. 一旦cwnd>慢开始门限,就采用拥塞避免算法,减慢增长速度

2. 一旦出现丢包的情况,就重新进行慢开始,减慢增长速度

采用快恢复和快重传算法的时候

1. 一旦cwnd>慢开始门限,就采用拥塞避免算法,减慢增长速度

2. 一旦发送方连续收到了三个重复确认,就采用拥塞避免算法,减慢增长速度

10、 请你说说传递到IP层怎么知道报文该给哪个应用程序,它怎么区分UDP报文还是TCP报文

看ip头中的协议标识字段,17是udp,6是tcp

11、请你说一说IP地址作用,以及MAC地址作用

MAC地址是一个硬件地址,用来定义网络设备的位置,主要由数据链路层负责。而IP地址是IP协议提供的一种统一的地址格式,为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址,以此来屏蔽物理地址的差异。

12、请说明一下http和https的区别

1)   https协议要申请证书到ca,需要一定经济成本;

2) http是明文传输,https是加密的安全传输;

3) 连接的端口不一样,http是80,https是443;

4)http连接很简单,没有状态;https是ssl加密的传输,身份认证的网络协议,相对http传输比较安全。

13、请讲一下浏览器从接收到一个URL,到最后展示出页面,经历了哪些过程

1.DNS解析 

2.TCP连接 

3.发送HTTP请求 

4.服务器处理请求并返回HTTP报文 

5.浏览器解析渲染页面

14、 什么是icmp协议,它的作用是什么?

它是TCP/IP协议族的一个子协议,用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。这些控制消息虽然并不传输用户数据,但是对于用户数据的传递起着重要的作用。【自动分配IP地址】

15、请你讲一下路由器和交换机的区别?

1、工作层次不同:交换机比路由器更简单,路由器比交换器能获取更多信息

交换机工作在数据链路层,而路由器工作在网络层

2、数据转发所依据的对象不同

交换机的数据转发依据是利用物理地址或者说MAC地址来确定转发数据的目的地址

而路由器是依据ip地址进行工作的

3、传统的交换机只能分割冲突域,不能分割广播域;而路由器可以分割广播域

路由器有交换机的功能,但是路由器比交换机复杂的多

16、路由器有交换机的功能,但是路由器比交换机复杂的多

(1)检查浏览器缓存、检查本地hosts文件是否有这个网址的映射,如果有,就调用这个IP地址映射,解析完成。

(2)如果没有,则查找本地DNS解析器缓存是否有这个网址的映射,如果有,返回映射,解析完成。

(3)如果没有,则查找填写或分配的首选DNS服务器,称为本地DNS服务器。服务器接收到查询时:

如果要查询的域名包含在本地配置区域资源中,返回解析结果,查询结束,此解析具有权威性。

如果要查询的域名不由本地DNS服务器区域解析,但服务器缓存了此网址的映射关系,返回解析结果,查询结束,此解析不具有权威性。

(4)如果本地DNS服务器也失效:

如果未采用转发模式(迭代),本地DNS就把请求发至13台根DNS,根DNS服务器收到请求后,会判断这个域名(如.com)是谁来授权管理,并返回一个负责该顶级域名服务器的IP,本地DNS服务器收到顶级域名服务器IP信息后,继续向该顶级域名服务器IP发送请求,该服务器如果无法解析,则会找到负责这个域名的下一级DNS服务器(如http://baidu.com)的IP给本地DNS服务器,循环往复直至查询到映射,将解析结果返回本地DNS服务器,再由本地DNS服务器返回解析结果,查询完成。

如果采用转发模式(递归),则此DNS服务器就会把请求转发至上一级DNS服务器,如果上一级DNS服务器不能解析,则继续向上请求。最终将解析结果依次返回本地DNS服务器,本地DNS服务器再返回给客户机,查询完成。

17、请你说说HTTP状态码

状态码,100~199表示请求已收到继续处理,200~299表示成功,300~399表示资源重定向,400~499表示客户端请求出错,500~599表示服务器端出错

200:响应成功

302:跳转,重定向

400:客户端有语法错误

403:服务器拒绝提供服务

404:请求资源不存在

500:服务器内部错误


状态码,100~199表示请求已收到继续处理,200~299表示成功,300~399表示资源重定向,400~499表示客户端请求出错,500~599表示服务器端出错

200:响应成功

302:跳转,重定向

400:客户端有语法错误

403:服务器拒绝提供服务

404:请求资源不存在

500:服务器内部错误状态码,100~199表示请求已收到继续处理,200~299表示成功,300~399表示资源重定向,400~499表示客户端请求出错,500~599表示服务器端出错

200:响应成功

302:跳转,重定向

400:客户端有语法错误

403:服务器拒绝提供服务

404:请求资源不存在

500:服务器内部错误

18、DNS域名系统,简单描述其工作原理。

当DNS客户机需要在程序中使用名称时,它会查询DNS服务器来解析该名称。客户机发送的每条查询信息包括三条信息:指定的DNS域名,指定的查询类型,DNS域名的指定类别。基于UDP服务,端口53. 该应用一般不直接为用户使用,而是为其他应用服务,如HTTP,SMTP等在其中需要完成主机名到IP地址的转换。

(1)客户机向其本地域名服务器发出DNS请求报文

(2)本地域名服务器收到请求后,查询本地缓存,假设没有该记录,则以DNS客户的身份向根域名服务器发出解析请求

(3)根域名服务器收到请求后,判断该域名所属域,将对应的顶级域名服务器的IP地址返回给本地域名服务器

(4)本地域名服务器向顶级域名服务器发出解析请求报文

(5)顶级域名服务器收到请求后,将所对应的授权域名服务器的IP地址返回给本地域名服务器

(6)本地域名服务器向授权域名服务器发起解析请求报文

(7)授权域名服务器收到请求后,将查询结果返回给本地域名服务器

(8)本地域名服务器将查询结果保存到本地缓存,同时返回给客户机

19、TCP了解吗,说一下滑动窗口

TCP(Transmission Control Protocol 传输控制协议)是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议,由IETF的RFC 793定义。

TCP协议如何来保证传输的可靠性

  TCP提供一种面向连接的、可靠的字节流服务。其中,面向连接意味着两个使用TCP的应用(通常是一个客户和一个服务器)在彼此交换数据之前必须先建立一个TCP连接。在一个TCP连接中,仅有两方进行彼此通信;而字节流服务意味着两个应用程序通过TCP链接交换8bit字节构成的字节流,TCP不在字节流中插入记录标识符。

  对于可靠性,TCP通过以下方式进行保证:

数据包校验:目的是检测数据在传输过程中的任何变化,若校验出包有错,则丢弃报文段并且不给出响应,这时TCP发送数据端超时后会重发数据;

对失序数据包重排序:既然TCP报文段作为IP数据报来传输,而IP数据报的到达可能会失序,因此TCP报文段的到达也可能会失序。TCP将对失序数据进行重新排序,然后才交给应用层;

丢弃重复数据:对于重复数据,能够丢弃重复数据;

应答机制:当TCP收到发自TCP连接另一端的数据,它将发送一个确认。这个确认不是立即发送,通常将推迟几分之一秒;

超时重发:当TCP发出一个段后,它启动一个定时器,等待目的端确认收到这个报文段。如果不能及时收到一个确认,将重发这个报文段;

流量控制:TCP连接的每一方都有固定大小的缓冲空间。TCP的接收端只允许另一端发送接收端缓冲区所能接纳的数据,这可以防止较快主机致使较慢主机的缓冲区溢出,这就是流量控制。TCP使用的流量控制协议是可变大小的滑动窗口协议。


窗口是缓存的一部分,用来暂时存放字节流。发送方和接收方各有一个窗口接收方通过 TCP 报文段中的窗口字段告诉发送方自己的窗口大小发送方根据这个值和其它信息设置自己的窗口大小。

发送窗口内的字节都允许被发送,接收窗口内的字节都允许被接收。如果发送窗口左部的字节已经发送并且收到了确认,那么就将发送窗口向右滑动一定距离,直到左部第一个字节不是已发送并且已确认的状态接收窗口的滑动类似,接收窗口左部字节已经发送确认并交付主机,就向右滑动接收窗口。

【重要】接收窗口只会对窗口内最后一个按序到达的字节进行确认【重要】,例如接收窗口已经收到的字节为 {31, 34, 35},其中 {31} 按序到达,而 {34, 35} 就不是,因此只对字节 31 进行确认。发送方得到一个字节的确认之后,就知道这个字节之前的所有字节都已经被接收。


计算机网络第七版书

20、TCP的拥塞控制怎么实现的

计算机网络中的带宽、交换结点中的缓存及处理机等都是网络的资源。在某段时间,若对网络中某一资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分,网络的性能就会变坏,这种情况就叫做拥塞。拥塞控制就是 防止过多的数据注入网络中,这样可以使网络中的路由器或链路不致过载。

如果网络出现拥塞,分组将会丢失,此时发送方会继续重传,从而导致网络拥塞程度更高。因此当出现拥塞时,应当控制发送方的速率。这一点和流量控制很像,但是出发点不同。流量控制是为了让接收方能来得及接收,而拥塞控制是为了降低整个网络的拥塞程度。

附录:常见知识点注意,拥塞控制和流量控制不同,前者是一个全局性的过程,而后者指点对点通信量的控制。拥塞控制的方法主要有以下四种: A、慢启动 B、拥塞避免 C、快重传 D、快恢复

发送方需要维护一个叫做拥塞窗口(cwnd)的状态变量,注意拥塞窗口与发送方窗口的区别:拥塞窗口只是一个状态变量,实际决定发送方能发送多少数据的是发送方窗口。

为了便于讨论,做如下假设:

A、接收方有足够大的接收缓存,因此不会发生流量控制;

B、虽然 TCP 的窗口基于字节,但是这里设窗口的大小单位为报文段。

https://zhuanlan.zhihu.com/p/60305452

https://www.cnblogs.com/wuwuyong/p/12198928.html

https://www.imooc.com/article/48819

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