面试复习——计网篇（非重点）

省流版：计算机保研/考研面试题——计算机网络篇_计算机网络保研面试题 - CSDN博客

1 计算机网络体系结构

1.1 OSI和TCP/IP模型各个层之间的协议和功能

• 应用层：为应用程序提供数据传输服务，数据单位为报文。协议有HTTP、DNS、FTP、SMTP

• 传输层：为进程提供端到端的数据传输服务，包括复用/分用、可靠数据传输、流量控制、差错控制等，数据单位为报文段。协议有TCP、UDP

• 网络层：为主机提供数据传输服务，包括IP选址、路由选择等，数据单位为数据报。协议有IP、ICMP

• 数据链路层：为同一链路的主机提供数据传输服务，包括封装成帧、差错控制、流量控制等，数据单位为桢，协议有 ARP、RARP

• 物理层：在物理介质上传输数据比特流，尽可能屏蔽传输媒介和通信手段的差异，使数据链路层感觉不到这些差异。协议有IEEE 802

  表示层：数据压缩、加密以及数据描述，这使得应用程序不必关心在各台主机中数据内部格式不同的问题

  会话层：建立并管理会话

1.2 计算机网络为什么要分层

• 各层相互独立，下层为上层提供服务，上层无需知道下层如何实现，只需使用下层提供的接口，这样可以将复杂的问题分解为多个容易处理的子问题

• 灵活性好，当某层需要修改时，只需保持接口不变，不影响其他层的使用

• 易于实现和维护，整个系统被划分为多个独立的子系统

• 促进标准化工作，因为每层的功能及其提供的服务可以通过协议来说明，如RFC文档

• 分层使得计算机网络系统具有很强的可扩展性

• 分层网络协议的设计和实现使得网络运营商、网络设备供应商和网络应用开发商能够各司其职，功能分明，有益于网络的推广

1.3 时延有哪些

• 处理时延（processing delay）：检查分组头部、差错检测、路由等处理所需的时间

• 排队时延（queuing delay）：分组在链路上等待传输时所需的时间

• 传输时延（transmission delay）：将所有分组的比特推向链路所需的时间

• 传播时延（propagation delay）：从当前链路起点到下一个路由器传播所需要的时间

1.4 计算机网络和分布式系统的异同

• 同：

  • 分布式系统是建立在计算机网络之上的，他们在物理结构上基本相同

  • 他们都具有通信和资源共享的功能

• 异：

  • 计算机网络是分布式系统的基础，分布式系统是计算机网络技术发展的高级阶段（应用）

  • 他们的区别主要在高层软件上，分布式系统是建立在网络上的软件系统，用户不必关心网络环境中的资源分布和联网计算机的差异

2 应用层

2.1 网络应用模型有哪些，优缺点

• C/S：有一个主机作为服务器，负责接受客户端的请求

  • 优点：随时提供服务、方便管理

  • 缺点：可扩展性差、服务器压力、会出现单点失效问题

• P2P：每个主机既是客户端，又是服务器

  • 优点：减轻了服务器的压力，提高了资源利用效率；可扩展性好；网络鲁棒性强，不会出现单点失效问题；去中心化

  • 缺点：消息延迟（消息是随机转发给其他节点，需多次转发才能到达）、消息重复（每个节点都 转发，会重复收到消息）、不方便管理

2.2 DNS域名解析的过程

• 域名解析协议，将域名映射成为IP，基于UDP协议

  • 1、客户端在本地缓存中查找，如果没有找到，则将查询请求发给DNS服务器

  • 2、首先发送给本地DNS服务器，本地DNS服务器先在管辖的记录表查找，再在缓存中查找。如果找不到，则本地DNS服务器将请求发送给根域名服务器

  • 3、根域名服务器返回下一级域名服务器，再依次递归查询，得到域名对应的IP地址

2.3 为什么DNS采用分布式层次数据库

集中式的问题包括：单点故障、通信容量有限、远距离的集中式数据库查询慢、不便于维护、可扩展性差

2.4 HTTP和HTTPS

• HTTP：超文本传输协议，定义了浏览器怎样向万维网服务器请求万维网文档，以及服务器怎样把文档传送给浏览器，基于TCP

  • HTTP的特点：无状态（不记录用户访问状态，一般用cookie记录）、可以是持久性连接（所有请求和响应经相同的TCP连接发送），也可以是非持久性连接（每个请求/响应对是经一个单独的TCP连接发送）

  • HTTPS：使用SSL协议对HTTP传输的数据进行加密，比较安全

2.5 点击一下网页会发生什么

• DNS域名解析

• 通过三次握手建立TCP连接

• 客户端发起HTTP请求

• 服务器响应请求

• 浏览器解析HTML代码，并请求代码中的资源

• 通过四次挥手断开TCP连接

2.6 Cookie和Session有什么区别

• 存放位置不同：cookie存放在客户端；session存放在服务器

• 安全性不同：cookie不安全，别人可以用本地的cookie进行非法登录

• 数据大小限制不同：cookie的大小有限制；session没有限制

3 传输层

3.1 TCP和UDP的异同点

• 同：都是传输层的协议，都是为进程间的端对端数据传输提供服务

• 异：

  • TCP是面向连接的，需要通过三次握手建立连接，四次挥手接除连接；UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接

  • TCP是可靠数据传输，它通过超时重传、数据校验等方法来确保无差错；UDP是不可靠的，会出现丢失、重复等差错

  • TCP的资源负载比较大，UDP的资源负载比较小

  • TCP由于有流量控制、拥塞控制、超时重传等机制，传输速度比UDP慢

  • TCP的报文段的头部（20bytes）比UDP（8bytes）的长

3.2 三次握手和四次挥手的过程

• 三次握手：

  • 客户端发送一个SYN报文段，发起TCP连接

  • 服务器在收到SYN后进行响应，回复一个SYN-ACK报文段

  • 客户端在收到服务器的响应后，回复一个ACK报文段，表示收到

• 四次挥手：

  • 客户端发送FIN，准备断开连接

  • 服务器在收到FIN后，回复一个ACK，进入半关闭状态

  • 待服务器没有向客户端发送的数据时，服务器发送FIN

  • 客户端收到FIN后，回复一个ACK，然后等待2MSL后关闭，服务器收到ACK后也关闭

3.3 为什么握手要三次，挥手要四次

• 三次握手：要保证连接是双工的，至少要握手3次。如果握手2次，则只能保证服务器能收到客户端的信息，而不能保证客户端能收到服务器的信息；如果握手4次，则多余了。

• 四次挥手：还是因为连接是双工的，前两次只是保证了客户端发送的数据传输完了，服务器需要等它发送的数据也传输完，再断开连接。

3.4 为什么四次挥手时，客户端在发送ACK后需等待2MSL

因为网络是不可靠的，客户端回复给服务器的ACK可能会丢失，如果丢失的话，服务器会重新发送FIN，客户端需要等一会

MSL指一个片段在网络中最大的存活时间；2MSL：发送 + 回复所需的最大时间

3.5 TCP如何保证可靠传输

• 校验和机制

• 序列号：TCP将数据中的每个字节编上序号

• 累积确认：接收方收到数据后，都会发送一个带有期待下一次接收的序号的ACK

• 超时重传：发送方每发送一个报文段，都要设置一次计时器，如果到一定时间后还未收到ACK，则重传

  • 计时器重传间隔一般比RTT大一点，TCP采用指数加权移动平均算法估算RTT

    RTT：往返时间，即一个报文发出的时间与收到对应ACK的时间的间隔

• 快速重传：防止超时重传周期过大，发送方如果收到连续3个冗余的ACK，则立即重传

3.6 TCP的流量控制

• 作用：使发送方的发送速率与接收方的应用程序读取速率相匹配，防止发送方发得太快

• 实现：接收方根据自己的接收缓存大小，通过报文段头部的接收窗口rwnd字段，动态地调整发送方的发送速率

3.7 TCP拥塞控制

• 拥塞控制：发送方根据通信的时延，估算出网络的拥塞程度，计算一个拥塞窗口cwnd，来减小发送速率，防止网络中的路由器或链路过载

  • 慢启动：TCP连接刚建立时，设置拥塞窗口为1 MSS；之后每收到一个新的ACK，拥塞窗口就加1，这样的话，每个RTT内拥塞窗口就呈指数增加；当拥塞窗口达到一个阈值时，进入拥塞避免阶段

    

  • 拥塞避免：每经过一个往返时延RTT，拥塞窗口就增加一个MSS，即线性增长；当出现超时（网络拥塞）时，让慢启动阈值等于当前拥塞窗口的一半，并进入慢启动阶段

  • 快速恢复：发送方收到连续3个冗余ACK时，让慢启动阈值等于当前拥塞窗口的一半，当前窗口再减半，并进入拥塞避免阶段

  • 快速重传：防止超时重传周期过大，发送方如果收到连续3个冗余的ACK，则立即重传

    

3.8 TCP的流量控制和拥塞控制有什么异同

• 同：都是通过改变发送方的发送速率，以此达到控制的

• 异：

  • 流量控制解决的是发送方和接收方速率不匹配的问题，是通过接收窗口来实现的

  • 拥塞控制解决的是避免网络负载过大的问题，是通过拥塞窗口来实现的

4 网络层

4.1 路由器有什么作用

• 路由选择：根据路由协议构造出路由表，确定分组从源主机到目的主机的最佳路径

• 分组转发：根据转发表，将分组从路由器的输入端口转移到合适的输出端口

4.2 路由算法有哪些

• 链路状态路由算法（如OSPF算法）

• 距离-矢量路由算法（如RIP算法）

• 层次路由：将网络分为若干个自治系统，同一自治系统内的路由器运行相同的路由协议。每个自治系统有一些网关路由器，负责自治系统之间的路由。

  • 内部网关协议：自治系统内的路由协议，如OSPF、RIP

  • 外部网关协议：自治系统间的路由协议，如BGP

4.3 DHCP协议

• 动态主机配置协议，即插即用，如手机带在身上，移动一定距离后，需要接入新的路由或者基站，IP地址就自动更新了

• 协议过程：手机先播DHCP发现报文，服务器响应一个DHCP提供报文，手机再请求IP地址，最后服务器发送一个ACK，携带有分配的IP地址

4.4 ICMP协议

互联网控制报文协议，用于差错检验和网络探询，如ping

4.5 ipv6出现的动力是什么，报文头哪些字段发生了变化

• 动机：IPv4的IP地址数量不够用了、改进报文头，加快转发速率

• 报文头：20字节-->40字节、源地址和目的地址从32位-->128位，去除了校验和

5 数据链路层

5.1 IP地址和MAC地址的区别

• IP地址是网络层的地址，是分层次的；MAC地址是数据链路层的地址，是平面式的

• IP地址是逻辑地址；MAC地址是物理地址

• IP地址不具备唯一性；MAC地址具有唯一性

• MAC帧中封装了IP数据报

5.2 ARP协议

• 解决的问题：在同一个局域网内，如何在已知目的接口的IP的情况下，确定其MAC地址

• ARP是一个即插即用的协议，每个节点（主机或路由器）维护一个ARP表，存放节点的IP/MAC映射关系；假设A要给B发一个数据，则A广播一个分组，其中包含B的IP，B接收到后，IP匹配成功，向A回复其MAC地址，A将该IP/MAC映射信息记录下来。