计算机网络面试题汇总（更新中...）

1.网络协议有哪些？OSI协议七层结构每一层的作用？分别都对应哪些协议？

a. 常见的网络协议

• TCP（Transport Control Protocol):传输控制协议

• IP(Internet Protocol):Internet协议

• UDP（User Datagram Protocol）:用户数据包协议，它和TCP一样位于传输层，和IP协议配合使用，在传输数据时省去包头，但它不能提供数据包的重传，所以适合传输较短的文件。

• FTP（File Transfer Protocol）:远程文件传输协议，允许用户将远程主机上的文件拷贝到自己的计算机上。

• SMTP（Simple Mail transfer Protocol）:简单邮政传输协议，用于传输电子邮件。

• NFS（Network File Server）:网络文件服务器，可使多台计算机透明地访问彼此的目录。

b. OSI协议七层结构每一层的作用

• 物理层：通过媒介传输比特，确定机械及电器规范（比特Bit）

• 数据链路层：将比特装饰成帧和点到点的传输（帧Frame）

• 网络层：负责数据包从源到宿的传递和网际互连（包Packet）

• 传输层：提供端到端的可靠报文的传递和错误恢复（段Segment）

• 会话层：建立、管理和终止会话（会话协议数据单元SPDU）

• 表示层：对数据进行翻译。加密和压缩（表示协议数据单元PPDU）

• 应用层：允许访问OSI环境的手段（应用协议数据单元APDU）

c. 分别都对应的协议

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2.TCP的三次握手

• 默认情况下客户端client和服务端sever的TCP进程都处于CLOSED（关闭）状态。
• 服务端TCP服务进程先建立传输控制块TCB，然后服务端进入LISTEN状态，等待客户端连接请求。

• 第一次握手：客户端TCP进程也先建立传输控制块TCB，然后向服务端发送连接请求报文段，此时SYN=1,随机选定一个初始序号seq=x,，此报文不能携带数据，但是要消耗掉一个序号，发送完毕后，客户端进入SYN-SENT（同步已发送）状态

• 第二次握手：服务端收到客户端请求连接报文段后，若同意建立连接，则发送确认报文，确认报文中SYN=1、ACK=1,确认号ack=x+1,同时随机选定一个自己序号seq=y,确认报文段同样不能携带数据，但是也要消耗掉一个序号，发送完毕后服务端进入SYN-RCVD（同步收到）状态

• 第三次握手：客户端收到确认报文后，检查ACK=1，ack=x+1是否正确，若正确，则向服务端发送确认报文，确认报文中ACK=1,ack=y+1,seq=x+1,发送后进入ESTAB-LISHED状态，服务端收到确认报文后，也进入ESTAB-LISHED状态，此时双方TCP连接正式建立。

上面的连接建立过程就是TCP三次握手。

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3.TCP为什么是三次握手？

• 为了防止已失效的连接请求报文段突然又送到了Server端。
• 解释：

-假设现在TCP连接是两次握手机制，如下图server在收到client的连接请求，确认后就进入ESTAB-LISHED状态，
会存在这样一种问题：

client发送连接请求报文，由于网络原因，长时间阻塞在某个网络节点上了，于是client重传了一次请求连接报文，第二次请求报文正常达到server，连接正常建立，数据传输完毕后，释放连接。但是假设此时第一次发送的请求报文并没有丢失，而是延误一段时间才到达server,这本是已失效的连接请求报文段，但是server收到后，会以为是client重新发送的连接请求，于是向client发送确认报文后，进入ESTAB-LISHED状态，但是client并没有发出新建连接的请求，就会忽略server的确认报文，server却在一直等待client发送数据，导致server资源浪费严重。

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4.TCP的四次挥手

TCP四次挥手指的是TCP连接释放过程， 不同于TCP连接建立时的三次握手过程，TCP连接释放过程更加复杂。TCP协议的两个重要特点：

• TCP协议面向连接：应用在使用TCP协议通讯时，必须要先建立TCP连接。
• TCP连接是双向通信：通信的两端是对等的，既能发送数据，也能接收数据，就向我们打电话时一样，既能说也能听。

这两个重要特点决定了TCP连接的释放过程。

TCP连接数据传输结束后，通信的双方client与server都可以选择释放当前TCP连接，此时client与server都处于ESTABLISHED(连接确立)状态，TCP连接释放从此状态开始，我们假设是client的应用进程主动发起TCP连接释放：

• 第一次挥手：client向server主动发送连接释放报文（FIN=1,seq=u），报文的首部控制位FIN=1,代表自己的数据已经发送完毕，并且要求释放TCP连接。序号seq=u，u的值为client前面已传送数据的最后一个字节序号加1，client发送完后进入FIN-WAIT-1(终止等待1)状态。

• 第二次挥手：server收到client的连接释放报文后即给出确认报文（ACK=1,ack=u+1,seq=v），序号seq=v,值为server前面已传送数据的最后一个字节序号加1,然后server进入CLOSE-WAIT（关闭等待）状态。这时候client到server这个方向连接就释放了，TCP连接处于 半关闭（half-close）状态，client不再发送数据，但是server仍然可以发送数据给client。client收到server确认后进入FIN-WAIT-2(终止等待2)状态，然后等待server发出连接释放报文

• 第三次挥手：处于CLOSE-WAIT状态的server发送完所有数据后，主动释放连接，server发送的连接释放报文（FIN=1，ACK=1,seq=W，ack=u+1），因为半关闭状态，server可能又发送了一些数据，所以序号的值为W，同时保持确认号ack=U+1与上次一致，发送完毕后，server进入LAST-ACK（最后确认）状态，等待client确认。

• 第四次挥手：client收到server连接释放报文后，给出确认报文(ACK=1,ack=w+1,seq=u+1),此时连接还没释放掉，client要时间等待计时器设置的2MSL的时间，才最终进入CLOSED状态。时间MSL是最长报文寿命时长，RFC793建议为2分钟，但是现在网络中，这个时间设置更小。也就是说client要等待4分钟才能进入CLOSED状态，开始下一个连接。

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5.为什么client在TIME-WAIT状态必须等待2MSL的时间？

• 为了保证client的最后发送的ACK报文能到达server。因为这个ACK报文可能丢失，导致处于LAST-ACK状态的server收不到对自己释放连接报文的确认。若是server超时重传了这个报文，client就能在2MSL时间内收到，并且重新一次确认，并重启2MSL计时器。

• 防止出现“已失效的连接请求报文段”出现，2MSL时间，可以使本连接持续时间内的报文段都从网络中消失。建立下一个TCP连接时就不会出现上次旧连接请求报文段

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6.TCP握手以及每一次握手客户端和服务器端处于哪个状态（Socket 的11种状态）

• CLOSED：表示初始状态。

• LISTEN：该状态表示服务器端的某个SOCKET处于监听状态，可以接受连接。

• SYN_SENT：这个状态与SYN_RCVD遥相呼应，当客户端SOCKET执行CONNECT连接时，它首先发送SYN报文，随即进入到了SYN_SENT状态，并等待服务端的发送三次握手中的第2个报文。SYN_SENT状态表示客户端已发送SYN报文。

• SYN_RCVD:该状态表示接收到SYN报文，在正常情况下，这个状态是服务器端的SOCKET在建立TCP连接时的三次握手会话过程中的一个中间状态，很短暂。此种状态时，当收到客户端的ACK报文后，会进入到ESTABLISHED状态。

• ESTABLISHED：表示连接已经建立。

• FIN_WAIT_1: FIN_WAIT_1和FIN_WAIT_2状态的真正含义都是表示等待对方的FIN报文。区别是：

  FIN_WAIT_1状态是当socket在ESTABLISHED状态时，想主动关闭连接，向对方发送了FIN报文，此时该socket进入到FIN_WAIT_1状态。
  -FIN_WAIT_2状态是当对方回应ACK后，该socket进入到FIN_WAIT_2状态，正常情况下，对方应马上回应ACK报文，所以FIN_WAIT_1状态一般较难见到，而FIN_WAIT_2状态可用netstat看到。

• FIN_WAIT_2：主动关闭链接的一方，发出FIN收到ACK以后进入该状态。称之为半连接或半关闭状态。该状态下的socket只能接收数据，不能发。

• TIME_WAIT:表示收到了对方的FIN报文，并发送出了ACK报文，等2MSL后即可回到CLOSED可用状态。如果FIN_WAIT_1状态下，收到对方同时带FIN标志和ACK标志的报文时，可以直接进入到TIME_WAIT状态，而无须经过FIN_WAIT_2状态。

• CLOSING: 这种状态较特殊，属于一种较罕见的状态。正常情况下，当你发送FIN报文后，按理来说是应该先收到（或同时收到）对方的 ACK报文，再收到对方的FIN报文。但是CLOSING状态表示你发送FIN报文后，并没有收到对方的ACK报文，反而却也收到了对方的FIN报文。什么情况下会出现此种情况呢？如果双方几乎在同时close一个SOCKET的话，那么就出现了双方同时发送FIN报文的情况，也即会出现CLOSING状态，表示双方都正在关闭SOCKET连接。

• CLOSE_WAIT: 此种状态表示在等待关闭。当对方关闭一个SOCKET后发送FIN报文给自己，系统会回应一个ACK报文给对方，此时则进入到CLOSE_WAIT状态。接下来呢，察看是否还有数据发送给对方，如果没有可以 close这个SOCKET，发送FIN报文给对方，即关闭连接。所以在CLOSE_WAIT状态下，需要关闭连接。

• LAST_ACK: 该状态是被动关闭一方在发送FIN报文后，最后等对方的ACK报文。当收到ACK报文后，即可以进入到CLOSED可用状态。

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7. TCP 和 UDP 的 区别

• 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
• 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
• 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
  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）
• 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
• TCP首部开销20字节;UDP的首部开销小，只有8个字节
• 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

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