【计算机网络】面试重点

自用复试，有重复的，介意勿看

OSI层次	协议	功能描述
应用层（第七层）
超文本传输协议	HTTP/HTTPS	用于万维网的数据传输，HTTPS通过TLS/SSL加密。
文件传输协议	FTP	用于在客户端和服务器之间传输文件。
动态主机配置协议	DHCP	自动分配IP地址和其他网络配置参数。
简单邮件发送协议	SMTP	用于发送电子邮件。
邮件接收协议	POP3	用于从邮件服务器接收电子邮件。
远程登陆协议	Telnet	远程登录协议，允许用户控制远程计算机。
域名管理系统	DNS	将域名解析为IP地址。【基于UDP】
表示层（第六层）	SSL/TLS	提供加密和安全通信服务，保护数据传输的机密性和完整性。
会话层（第五层）	无特定协议	在日常网络通信中较少使用特定协议。
传输层（第四层）
传输控制协议	TCP	面向连接，提供可靠的、有序的字节流传输。
用户数据报协议	UDP	无连接，提供不可靠的数据报传输，适用于实时应用。
网络层（第三层）
网际协议	IP	负责IP地址的寻址和路由选择，是互联网基础协议。
地址解析协议	ARP	将IP地址解析为MAC地址，用于局域网内的通信。
互联网控制报文协议	ICMP	主要用于在IP网络中传递控制信息和错误报告。
路由信息协议	RIP	基于距离向量的路由选择协议，适用于小型网络。
开放最短路径优先协议	OSPF	基于链路状态的路由选择协议，适用于大型网络。
边界网关协议	BGP	用于不同自治系统之间的路由选择。
数据链路层（第二层）	MAC	管理媒体访问控制，控制数据在共享介质上的传输。
数据链路层（第二层）	PPP	点对点协议，用于两个直接相连节点间的通信。【CSMA/CD】
物理层（第一层）	无特定协议	主要涉及物理传输介质和信号传输标准。

1. OSI 和 TCP/IP 模型各层协议及功能

OSI模型（7层）和TCP/IP模型（4层）用于定义网络通信中的分层架构：

1. 应用层（Application）：提供应用程序间的通信（HTTP、FTP、SMTP）。
2. 表示层（Presentation）：数据格式化和加密（JPEG、SSL）。
3. 会话层（Session）：管理会话连接（RPC，SQL）。
4. 传输层（Transport）：保证数据传输的可靠性和完整性（TCP、UDP）。
5. 网络层（Network）：路由选择和路径确定（IP、ICMP）。
6. 数据链路层（Data Link）：数据帧的传输和错误检测（Ethernet、PPP）。
7. 物理层（Physical）：定义物理设备的传输介质（光纤、双绞线）。

TCP/IP模型简化为4层：

1. 应用层（Application）：对应OSI的应用、表示、会话层。
2. 传输层（Transport）：对应OSI的传输层。
3. 网络层（Internet）：对应OSI的网络层。
4. 网络接口层（Link）：对应OSI的数据链路层和物理层。

2. 计算机网络为什么要分层？优点？

分层的原因：

• 复杂问题简单化：将复杂的网络通信任务分解成多个相对简单的层次，降低问题复杂度。
• 独立性：各层独立实现功能，上下层之间通过接口相连，灵活性好。
• 灵活性：某一层发生变化时，只要接口不变，其他层不受影响。
• 易于实现和维护：分层结构便于实现、调试和维护系统。
• 标准化：每层功能明确，有助于协议的标准化。

3. 层次路由原理及自治系统协议

层次路由：将网络分成多个层次或域，每层路由器只需管理其所在层次的路由信息。

• 内部网关协议（IGP）：用于单个自治系统（AS）内部路由信息传递（如OSPF）。
• 外部网关协议（EGP）：用于不同自治系统之间的路由信息交换（如BGP）。

4. 协议三要素

• 语法（Syntax）：定义数据格式和编码方式。
• 语义（Semantics）：定义数据的意义和控制信息。
• 时序（Timing）：定义数据传输的顺序和速度。

5. 香农公式与信道容量

• 香农公式：C=B*log⁡2(1+S/N)或者C=B*log2​(1+SNR​)，其中C是信道容量，B是带宽，S/N是信噪比。
• 信道容量：表示在给定带宽和信噪比下，信道可达到的最大数据传输速率。
• 带宽增加：信道容量增加，但受限于信噪比。

6. CSMA/CD协议简述

• CSMA/CD（载波侦听多路访问/碰撞检测）：先监听信道，空闲时发送，检测到冲突后停止发送并等待随机时间再重发。

7. TCP和UDP的异同【传输层】

• 相同点：都是传输层协议，负责端到端的数据传输。
• 不同点：
  • TCP：面向连接，提供可靠传输（有序、无重复、无丢失），通过三次握手建立连接。【传输控制协议 TCP（Transmisson Control Protocol）】
  • UDP：无连接，不保证可靠性，传输速度快，适用于实时应用。【用户数据报协议（UDP，User Datagram Protocol）】

8. TCP的三次握手与四次挥手

• 三次握手：确保通信双方都准备好发送和接收数据，避免失效的连接请求导致资源浪费。
• 四次挥手：确保双方都能安全关闭连接，不遗漏未处理的数据。

9. TCP的可靠传输机制

• 校验和、序列号、确认应答、超时重传、流量控制、拥塞控制等机制确保数据从一端到达另一端完整且无误。

10. TCP拥塞控制

• 慢开始：逐步增加发送窗口以探测网络容量。
• 拥塞避免：避免发送窗口增长过快导致网络拥塞。
• 快重传：检测到数据丢失后，立即重传丢失的数据。
• 快恢复：在拥塞后快速恢复发送窗口大小。

11. 地址解析协议（ARP）与RARP

• ARP：将IP地址解析为MAC地址。
• RARP：将MAC地址解析为IP地址（较少使用）。

12. 网络中的主机通信流程

主机通过ARP获取目标MAC地址，封装数据并通过链路层传输到目标主机，逐层解封装数据，最终由应用程序处理。

13. DNS域名解析过程

1. 客户端向本地DNS请求域名解析。
2. 本地DNS查找缓存，若无结果，查询根DNS服务器。
3. 根DNS返回顶级域DNS，逐级解析至权威DNS，获得目标IP地址。
4. 本地DNS返回结果，客户端使用IP访问目标主机。

14. HTTP与HTTPS的区别

• HTTP：明文传输，安全性低。
• HTTPS：使用SSL/TLS加密，提供更高的安全性，防止窃听和篡改。

15. Socket是什么？

Socket是网络通信的编程接口，用于建立、管理、终止网络连接，实现数据发送和接收。

16. 滑动窗口机制

滑动窗口机制是TCP协议中用于流量控制的一种方法，目的是在发送方和接收方之间高效地管理数据传输，确保数据包在网络中能够有序且不丢失地传输。

• 窗口大小：表示在不等待确认的情况下，发送方可以连续发送的最大数据量。
• 窗口滑动：每当接收方确认已经收到部分数据，窗口就向前移动，允许发送方发送更多的数据。
• 发送窗口：发送方维持一个发送窗口，限制其能发送的数据量。
• 接收窗口：接收方维持一个接收窗口，告诉发送方其能够接收的最大数据量。

滑动窗口机制通过动态调整窗口大小，平衡网络的传输效率与稳定性，防止网络拥塞。

17. TCP如何保证传输的可靠性

TCP通过以下几个机制来确保数据在传输过程中不丢失、不重复且按顺序到达：

1. 序列号：TCP为每个字节数据分配唯一的序列号，用于保证数据的有序传输。接收方根据序列号重新组装数据。
2. 确认应答：接收方收到数据后，会发送确认应答（ACK）给发送方，通知其成功接收了哪些数据。如果发送方在一定时间内没有收到确认，会重新发送未确认的数据。
3. 超时重传：如果发送方在一定时间内未收到接收方的确认应答，会自动重传相应的数据包，确保数据最终到达。
4. 流量控制：通过滑动窗口机制，TCP动态调整发送方的发送速率，防止发送方数据过多导致接收方处理不过来。
5. 拥塞控制：TCP通过慢开始、拥塞避免、快重传和快恢复等机制，防止网络拥塞，提高数据传输的稳定性。
6. 错误校验：TCP在每个数据包中加入校验和，接收方对数据包进行校验，确保数据在传输过程中没有被篡改或损坏。

18. 交换技术

交换技术用于在网络中实现数据帧、分组或信元的高效传输。常见的交换技术包括：

1. 电路交换：建立专用通道（如电话网络），适用于实时通信，连接在通信结束后断开。
2. 分组交换：数据分成小包发送，每个包独立路由（如IP网络），提高了网络利用率，适用于非实时通信。
3. 报文交换：整块数据传输，适用于较大的数据块传输，但可能导致较长的等待时间。
4. 多层交换：结合交换机和路由器功能，在数据链路层和网络层同时工作，适用于复杂网络环境。

19. 计算机网络的性能指标

1. 速率：数据传输速率，表示每秒传输的比特数（bps）。
2. 带宽：信道在单位时间内能够通过的最大数据量，通常以bps为单位。
3. 吞吐量：单位时间内通过某网络的实际数据量，受限于网络带宽和时延。
4. 时延：数据从网络一端到另一端的传输时间，包括发送时延、传播时延、排队时延、处理时延。
5. 时延带宽积：传播时延和带宽的乘积，表示在任意时刻网络中正在传输的数据量。
6. 往返时间（RTT）：数据从发送方到接收方再返回发送方的总时间。

20. 信息交互方式与信道类型

1. 单向通信：数据只能单向传输，如广播。
2. 双向交替通信：双方可以交替传输数据，但不能同时进行，如对讲机。
3. 双向同时通信：双方可以同时传输数据，如电话。

信道类型：

• 点对点信道：两个节点间的专用通信信道。
• 广播信道：多个节点共享同一通信信道，广播数据。

21. 复用技术

复用技术用于提高传输介质的利用率，实现多个信号在同一信道上传输：

1. 时分复用（TDM）：通过将时间分割为多个时隙，每个时隙传输一个信号。
2. 频分复用（FDM）：通过将信道的频带划分为多个频段，每个频段传输一个信号。
3. 码分复用（CDM）：通过为每个信号分配唯一的编码，多个信号可同时传输。
4. 波分复用（WDM）：光通信中使用的频分复用，通过不同波长的光同时传输多个信号。

22. 数据链路层的三个基本问题

1. 封装成帧：将上层的分组封装为帧，添加首部和尾部，并确定最大传输单元（MTU）。
2. 透明传输：通过字符或字节填充，防止数据中出现的特殊字符被误识为帧边界。
3. 差错检测：使用循环冗余校验（CRC）来检测数据传输中的比特错误，无法纠错。

23. MAC与PPP协议中的CSMA/CD

• MAC（媒体访问控制）：用于管理如何在共享介质上访问数据链路层。
• CSMA/CD（载波侦听多路访问/碰撞检测）：在以太网中使用，先听后发，边发边听，冲突回退，候时重发，确保多个设备可以共享同一通信介质。

24. IP地址与网络分类

• A类地址：0.0.0.0~127.255.255.255
• B类地址：128.0.0.0~191.255.255.255
• C类地址：192.0.0.0~223.255.255.255
• D类地址：224.0.0.0~239.255.255.255（多播地址）
• 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

25. 虚电路服务与用户数据报服务对比

• 虚电路服务：建立连接后，所有数据包按照相同路径传输，适用于需要保证顺序的数据传输。
• 用户数据报服务：无连接，每个数据包独立路由，适用于不需要保证顺序的传输，如UDP。

26. ARP协议的工作过程【网络层】

ARP（地址解析协议）：将IP地址映射为MAC地址的协议。

• 当主机发送数据时，使用ARP请求获取目标IP地址对应的MAC地址。
• 目标主机接收到ARP请求后，返回其MAC地址，源主机根据此MAC地址进行数据传输。

27. IPv4和IPv6的区别

1. 地址长度：IPv4为32位，IPv6为128位。
2. IPsec支持：IPv4可选支持，IPv6强制支持。
3. 首部校验和：IPv4包含，IPv6不包含。
4. 可选项：IPv4首部有可选项，IPv6的可选项在扩展头中。

28. TCP与UDP的区别

• TCP：
  • 面向连接，可靠传输，确保数据不丢失、无重复、按顺序到达。
  • 支持全双工通信，适用于需要高可靠性的应用。
• UDP：
  • 无连接，不保证可靠性，适用于实时性要求高的应用，如直播、视频会议。
  • 头部开销小，传输效率高。

29. TCP为何采用三次握手而非二次握手

三次握手确保双方都能正确接收和发送数据，避免因失效连接请求导致资源浪费。二次握手无法保证接收方不会误认为连接已建立，从而浪费资源。

30. TCP连接过程中的MSL与四次挥手

• MSL（最大生存时间）：客户端等待2MSL，确保最后的ACK报文能到达服务器，并防止旧连接的报文干扰新连接。
• 四次挥手：由于双方需要单独确认数据发送和接收完毕，因此需要四次握手。

31.万维网（World Wide Web，简称WWW）是一种信息系统，允许用户通过互联网访问和共享各种资源，如网页、图片、视频等。它是由超文本和超媒体构建的全球性网络，通过统一资源定位符（URL）定位和访问这些资源。

32. 浏览器输入URL到显示主页的过程

1. DNS解析：将域名解析为IP地址。
2. TCP连接：客户端与服务器建立TCP连接。
3. 发送HTTP请求：客户端向服务器发送HTTP请求。
4. 服务器处理请求：服务器处理请求并返回HTTP响应。
5. 浏览器解析渲染页面：浏览器解析HTML、CSS、JS并渲染页面。
6. 连接结束：关闭TCP连接。

33. GET和POST的区别

1. GET：用于获取资源，数据附在URL中，长度有限，安全性低。
2. POST：用于更新资源，数据放在请求体中，长度无限制，安全性较高。

34. 常见状态码

• 200 OK：请求成功。
• 404 Not Found：请求的资源未找到。
• 500 Internal Server Error：服务器内部错误。

35. SSL与HTTPS

• SSL（Secure Sockets Layer）：为数据传输提供加密和安全性。
• HTTPS：基于SSL/TLS协议的HTTP协议，使用TCP的443端口，确保数据安全传输。

36. NAT与VPN

• NAT（网络地址转换）：在私有IP和公共IP之间进行转换，允许多个设备共享一个公共IP。
• VPN（虚拟专用网络）：通过隧道技术和IPsec实现私有网络之间的安全通信。

37. DNS、DHCP、FTP、Telnet、SMTP、POP3协议

• DNS：域名解析，将域名转换为IP地址。
• DHCP：动态主机配置协议，自动分配IP地址。
• FTP：文件传输协议，用于在客户端和服务器之间传输文件。
• Telnet：远程登录协议，允许用户控制远程计算机。
• SMTP：简单邮件传输协议，用于发送电子邮件。
• POP3：邮局协议，用于从邮件服务器接收电子邮件。

38. IGP与EGP、RIP与OSPF

• IGP（内部网关协议）：用于自治系统内部的路由，如RIP、OSPF。
• EGP（外部网关协议）：用于不同自治系统之间的路由，如BGP。
• RIP：基于距离向量的路由选择协议，适用于小型网络，支持15跳限制。
• OSPF：基于链路状态的路由选择协议，适用于大型网络，支持可变长子网划分和无分类域间路由选择（CIDR）。

39. HTTP的长连接与短连接

• 短连接：每次HTTP请求都建立一个新的TCP连接，任务完成后立即断开连接。
• 长连接：多个HTTP请求使用同一个TCP连接，减少连接建立和关闭的开销，提高传输效率。

40. Cookie与Session

• Cookie：保存在客户端，用于保存用户信息，安全性较低。
• Session：保存在服务器端，用于保存用户状态，安全性较高。

41. 交换机与集线器、冲突域与广播域

• 交换机：每个端口是一个独立的冲突域，可以减少冲突，提高网络效率。
• 集线器：所有端口共享一个冲突域，容易产生冲突。
• 冲突域：数据链路层中，信号冲突的区域。
• 广播域：网络中能够接收同一广播消息的区域。

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