计算机网络面试整理

1. http和https的区别

   http协议时运行在TCP之上的，明文传输，客户端与服务器端都无法验证对方的身份，https是在http上加了一个SSL，运行于SSL：之上，添加了加密和认证机制，二者不同点：

• 端口不同：http与https使用不同的连接方式，用的端口也不一样，前者是80，后者是443
• 资源消耗：https通通信会加减密处理消耗更多的CPU和内存资源
• 开销：https通信需要证书，而证书一般需要向认证机构购买

2. 对称加密与非对称加密

       对称密钥加密是指加解密使用同一个密钥的方式，而非堆成加密是指使用一堆非对称密钥，即公钥和私钥，即公钥可以随意发布，私钥只有自己知道，发送密文的一方使用对方的公钥进行加密，对方收到信息后，使用自己的私钥进行解密

3. 三次握手和四次挥手

       （1） 三次握手（我要和你建立连接，你真的要和我建立连接吗，我真的要和你建立连接）

          1. 第一次握手：客户端将SYN置1，并产生一个随机值seq=J,并将这个数据包发送给服务端，此时客户端进入SYN_sent状态，等待服务端确认

          2. 第二次握手：服务端收到数据包后，SYN=1知道客户端发送连接请求， 客户端此时也将标志位SYN和ACK置为1， ack=J+1,并且也随机产生一个值seq=K，并将这个数据包发送出去，服务端此时状态变为SYN_rcvn

          3. 第三次握手：客户端收到确认，检查ack是否为J+1，ACK是否为1，如果正确则将ACK置1，ack=K+1，并将该数据包发送给服务端，服务端检查ack是否为K+1,ACK 是否为1，如果正确则连接建立成功，客户端和服务端进入establish状态，完成三次握手

        （2）四次挥手

• 第一次挥手：Client发送一个FIN，用来关闭Client到Server的数据传送，Client进入FIN_WAIT_1状态。

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• 第二次挥手：Server收到FIN后，发送一个ACK给Client，确认序号为收到序号+1（与SYN相同，一个FIN占用一个序号），Server进入CLOSE_WAIT状态。此时TCP链接处于半关闭状态，即客户端已经没有要发送的数据了，但服务端若发送数据，则客户端仍要接收。

• 第三次挥手：Server发送一个FIN，用来关闭Server到Client的数据传送，Server进入LAST_ACK状态。

• 第四次挥手：Client收到FIN后，Client进入TIME_WAIT状态，接着发送一个ACK给Server，确认序号为收到序号+1，Server进入CLOSED状态，完成四次挥手。.

4. TCP协议如何来保证传输的可靠性

      

• 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。

5. TCP和UDP区别

    

　TCP (Transmission Control Protocol)和UDP(User Datagram Protocol)协议属于传输层协议，它们之间的区别包括：

• TCP是面向连接的，UDP是无连接的；

• TCP是可靠的，UDP是不可靠的；

• TCP只支持点对点通信，UDP支持一对一、一对多、多对一、多对多的通信模式；

• TCP是面向字节流的，UDP是面向报文的；

• TCP有拥塞控制机制;UDP没有拥塞控制，适合媒体通信；

• TCP首部开销(20个字节)比UDP的首部开销(8个字节)要大；

6. TCP的拥塞处理

  　　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。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：

1). 慢启动：不要一开始就发送大量的数据，先探测一下网络的拥塞程度，也就是说由小到大逐渐增加拥塞窗口的大小;

2). 拥塞避免：拥塞避免算法让拥塞窗口缓慢增长，即每经过一个往返时间RTT就把发送方的拥塞窗口cwnd加1，而不是加倍，这样拥塞窗口按线性规律缓慢增长

3). 快重传：快重传要求接收方在收到一个 失序的报文段 后就立即发出 重复确认（为的是使发送方及早知道有报文段没有到达对方）而不要等到自己发送数据时捎带确认。快重传算法规定，发送方只要一连收到三个重复确认就应当立即重传对方尚未收到的报文段，而不必继续等待设置的重传计时器时间到期。

4). 快恢复：快重传配合使用的还有快恢复算法，当发送方连续收到三个重复确认时，就执行“乘法减小”算法，把ssthresh门限减半，但是接下去并不执行慢开始算法：因为如果网络出现拥塞的话就不会收到好几个重复的确认，所以发送方现在认为网络可能没有出现拥塞。所以此时不执行慢开始算法，而是将cwnd设置为ssthresh的大小，然后执行拥塞避免算法。

7. TCP/IP的流量控制？

利用滑动窗口实现流量控制，如果发送方把数据发送得过快，接收方可能会来不及接收，这就会造成数据的丢失。所谓流量控制就是让发送方的发送速率不要太快，要让接收方来得及接收。

 TCP为每一个连接设有一个持续计时器(persistence timer)。只要TCP连接的一方收到对方的零窗口通知，就启动持续计时器。若持续计时器设置的时间到期，就发送一个零窗口控测报文段（携1字节的数据），那么收到这个报文段的一方就重新设置持续计时器。

8. ARP是地址解析协议，简单介绍其原理

(1)首先，每个主机都会在自己的ARP缓冲区中建立一个ARP列表，以表示IP地址和MAC地址之间的对应关系。

（2）当源主机要发送数据时，首先检查ARP列表中是否有对应IP地址的目的主机的MAC地址，如果有，则直接发送数据，如果没有，就向本网段的所有主机发送ARP数据包，该数据包包括的内容有：源主机IP地址，源主机MAC地址，目的主机的IP地址。

（3）当本网络的所有主机收到该ARP数据包时，首先检查数据包中的IP地址是否是自己的IP地址，如果不是，则忽略该数据包，如果是，则首先从数据包中取出源主机的IP和MAC地址写入到ARP列表中，如果已经存在，则覆盖，然后将自己的MAC地址写入ARP响应包中，告诉源主机自己是它想要找的MAC地址。

（4）源主机收到ARP响应包后。将目的主机的IP和MAC地址写入ARP列表，并利用此信息发送数据。如果源主机一直没有收到ARP响应数据包，表示ARP查询失败。

广播发送ARP请求，单播发送ARP响应。

9. ICMP协议

ICMP是InternetControl Message Protocol，因特网控制报文协议。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、路由器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。ICMP报文有两种：差错报告报文和询问报文。

10. DHCP协议

动态主机配置协议，是一种让系统得以连接到网络上，并获取所需要的配置参数手段。通常被应用在大型的局域网络环境中，主要作用是集中的管理、分配IP地址，使网络环境中的主机动态的获得IP地址、Gateway地址、DNS服务器地址等信息，并能够提升地址的使用率。

11. 私有地址？

A类：10.0.0.0——10.255.255.255

B类：172.16.0.0——172.31.255.255

C类：192.168.0.0——192.168.255.255

12. TTL是什么？作用是什么？哪些工具会用到它（ping traceroute ifconfig  netstat）？

TTL是指生存时间，简单来说，它表示了数据包在网络中的时间，经过一个路由器后TTL就减一，这样TTL最终会减为0，当TTL为0时，则将数据包丢弃，这样也就是因为两个路由器之间可能形成环，如果没有TTL的限制，则数据包将会在这个环上一直死转，由于有了TTL，最终TTL为0后，则将数据包丢弃。ping发送数据包里面有TTL，但是并非是必须的，即是没有TTL也是能正常工作的，traceroute正是因为有了TTL才能正常工作，ifconfig是用来配置网卡信息的，不需要TTL，netstat是用来显示路由表的，也是不需要TTL的。

13. ip地址分段

A类网络的IP地址范围为1.0.0.1－127.255.255.254；
B类网络的IP地址范围为：128.1.0.1－191.255.255.254；
C类网络的IP地址范围为：192.0.1.1－223.255.255.254

14 为什么TIME_WAIT状态还需要等2*MSL（Max SegmentLifetime，最大分段生存期）秒之后才能返回到CLOSED状态呢？

因为虽然双方都同意关闭连接了，而且握手的4个报文也都发送完毕，按理可以直接回到CLOSED状态（就好比从SYN_SENT状态到ESTABLISH状态那样），但是我们必须假想网络是不可靠的，你无法保证你最后发送的ACK报文一定会被对方收到，就是说对方处于LAST_ACK状态下的SOCKET可能会因为超时未收到ACK报文，而重发FIN报文，所以这个TIME_WAIT状态的作用就是用来重发可能丢失的ACK报文。