计算机网络面试题

1、OSI、TCP/IP、五层协议

OSI：物理层，数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层、应用层

TCP/IP：网络接口层，网际层，运输层，应用层

五层协议：物理层、数据链路层、网络层、运输层、应用层

1.1、应用层

应用层是通过应用进程直接的交互，来完成特定的网络应用

应用层协议 定义的是应用进程之间的通信和交互规则

常见的应用层协议有：HTTP、FTP、DNS、SMTP、POP3等

1.2、运输层

运输层的主要任务 负责向两台主机进程之间的通信，提供通用的数据传输服务

通用是指，不针对特定的应用程序，而是多个应用都可以用同一种运输服务

主要协议是：TCP、UDP

1.3、网络层

网络层的任务是：选择合适的网间路由和交换结点，确保数据及时传送

把运输层产生的报文和用户数据进行封装成分组和包，网络层采用IP协议，所以也叫IP数据报

1.4、数据链路层

负责两台主机之间的数据传输，数据链路层将网络层的IP数据报组装成帧，在节点中传输帧，帧中包含数据，和一些必要的控制信息（如同步信息、地址信息、差错控制）

1.5、物理层

实现相邻计算机节点之间的比特流透明传送，尽可能的屏蔽 具体的传输介质的差异，和物理设备的差异

2、TCP三次握手与四次挥手(重点)

2.1、什么是三次握手

客户端和服务端双方都要确定，对方的接收和发送正常，自己的接受和发送正常

对这里进行解释：按照传输过程，第三次握手服务端才能确定自己的发送是正常的！

• 第一次：因为只有一个SYN信号，所以服务端能确定对方发送功能正常，自己的接收功能正常
• 第二次：客户端通过服务端返回的ack，确定服务端发送和接收功能正常，自己发送和接收也正常
• 第三次：服务端通过对方回复的ack，确定自己的发送功能正常，对方的接收功能正常

2.2、什么是四次挥手

四次挥手是为了保证，双方都能够准确的关闭

2.3、为什么要三次握手？两次行不行，四次行不行？

三次握手主要是确保连接的可靠性

• 两次：假如只有两次握手，当客户端的第一次请求在某个位置卡住了，客户端产生超时重传，当它们传输完了，双方关闭了链接，之后那个卡主的请求又发过去了，它们双方马上又会重新建立起来链接，这样子浪费了资源
• 四次：可以，但是没必要，三次就能建立起来稳定的连接通道，没必要用四次来建立连接，省点时间和资源

2.4、为什么要四次挥手？三次行不行，五次行不行？

四次挥手是为了确保双方都能正确的关闭连接通道，且不造成数据丢失，或一方关闭，一方开启的情况

• 三次：分两种情况：
  • 第一种：服务端把ack和fin信号一起传输，这样子就能三次挥手即可，但是，服务端可能数据没有传输完，所以并不会立即回复信号，客户端就会以为，服务端没收到，那就触发了超时重传机制，然后服务端就一直传送数据，客户端就一直超时重传。所以才会把ack信号和fin信号分开，收到客户端的信号就立刻回复ack，表示收到了客户端的信号，数据传送完了，再回复fin信号，表示可以双方都可以关闭通道了
  • 第二种：客户端收到服务端的fin信号后，不回复服务端，这样子就只需要三次挥手。但是，如果省略了这一次回复信号，可能服务端发送的fin信号在半路上丢了，服务端自己关闭了连接，客户端还在傻傻的等着服务端的回应，从而一直得不到关闭。你可能会问，那么客户端的最后一次丢了咋办？所以有了2msl的等待时间，请看后面。
• 五次：可以，但是没必要，四次就能完全关闭双方的通道，没必要多一次，省点时间和资源

2.5、客户端最后一次回复，为什么要等2MSL

MSL表示报文存活的最长时间，2msl就是两倍报文最长存活时间。

假如客户端回复的最后一次信号丢失了，服务端收不到回复，那么就会以为他发送的fin信号丢失了，所以就会产生超时重传，再次发送fin信号，这时候客户端还能收到这个fin信号，就会再次给服务端发送一次回复信号，重置停止等待时间(又是一个2msl)，直到服务端接收关闭，不会重发fin信号，这样子客户端就也会关闭掉了。

3、TCP、UDP协议的区别

3.1、如何让UDP实现可靠传输？

参考TCP协议，把TCP协议中传输层的控制机制，在UDP协议的应用层进行实现，如：确认机制，重传机制，窗口确认机制。

利用UDP实现可靠传输的例子：RUDP、RTP、UDT

4、TCP协议

4.1、如何保证可靠传输

1. 将应用数据分割成TCP认为的，最适合发送的数据块
2. TCP将每个数据包编号，接收方对数据包进行排序后，有序的传送给应用层
3. 校验和，接受方和发送方采用相同的算法，对数据的首部和数据进行检验和计算，如果检验的值有差错，就会直接丢弃。
4. 接收端丢弃重复的数据，且发送确认信号
5. 流量控制：接受方和发送方，都有固定的缓冲空间，接收端只允许发送端发送，接收端的缓冲区所能容纳的数据，接受端来不及处理时，会提升发送端降低速率，防止丢包。流量控制协议采用的是滑动窗口协议。
6. 拥塞控制：当网络拥塞时，减少数据的发送
7. 停止等待协议：发完一个分组后就停止发送，等待对方的确认，收到确认后再发送下一组。若接收端接收到重复的分组，就会丢弃，并发送确认信号。超时重传：分组报文发送后，启动一个定时器，定时器结束之前，都没有接收到确认信号，就会重新发送这一分组的报文。

4.2 、 ARQ协议

4.2.1 、停止等待ARQ协议

发送完一个分组M1，就等待确认，收到确认后就继续发送，过了一段时间没收到确认，就会重新发送这一分组的报文，这是超时重传

4.2.2、连续ARQ协议

由于停止等待ARQ协议每次只发送一组数据包，效率太慢，

所以可以采用一次发送多个分组，不必发一个分组就停下来等待确认

接受方会对按序发送的最后一个分组发送确认，如果收到了最后的这个分组确认信号，代表所有的分组都已经全部正确接收到了。

缺点：不能正确回复已经收到的分组信息，假如发送了5个分组，3，4分组丢失了，接受方的确认序号只能回复2的确认，也就意味着3，4，5都需要重传，包括已经正确接收的5号分组。这种机制叫做回退N，需要退回来，再重新发送已经发送过的N个分组

5.1、滑动窗口协议

接受方和发送方各自维护一个滑动窗口，发送方叫发送窗口，接受方叫接收窗口。它允许发送方发送多个分组，而不需要等待确认（如果产生超时重传，就采用回退N协议）。

发送窗口和接收窗口都位于各自的缓冲区内部

发送窗口有四个概念区域：

• 已发送且受到确认的数据区域(不在发送窗口中，还在缓冲区中)
• 已发送但未收到确认的数据区域（位于发送窗口）
• 允许发送还未发送的数据区域（位于发送窗口）
• 发送窗口之外的缓冲区域（暂时不允许发送的数据）

接收窗口的四个概念区域：

• 已发送确认并交付主机的数据区域（不在接收窗口和缓冲区域）
• 未按序收到的数据（位于接收窗口中）
• 允许接收的数据（位于接收窗口中）
• 不允许接收的数据（位于发送窗口中）

规则：

1. 已经发送，但是没收到确认的数据，需要先保留，以便于超时重传使用
2. 发送方收到接收方的确认报文后，发送方窗口才可向前滑动几个序号
3. 发送方一段时间没有收到确认信号后，需要采取回退N协议，回到最后收到确认信号的地方，重新发送这一部分的数据。