计算机网络常见面试题

请简述TCP/UDP的区别

TCP和UDP是OSI模型中的运输层中的协议。TCP提供可靠的通信传输，而UDP则常被用于让广播和细节控制交给应用的通信传输。
两者的区别大致如下：

• TCP面向连接，UDP面向非连接即发送数据前不需要建立链接
• TCP提供可靠的服务（数据传输），UDP无法保证
• TCP面向字节流，UDP面向报文
• TCP数据传输慢，UDP数据传输快

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• TCP提供一种面向连接的、可靠的字节流服务
• 在一个TCP连接中，仅有两方进行彼此通信，因此广播和多播不能用于TCP
• TCP使用校验和，确认和重传机制来保证可靠传输
• TCP使用累积确认
• TCP使用滑动窗口机制来实现流量控制，通过动态改变窗口的大小进行拥塞控制

TCP对应的协议和UDP对应的协议

TCP对应的协议：

• FTP：定义了文件传输协议，使用21端口。
• Telnet：一种用于远程登陆的端口，使用23端口，用户可以以自己的身份远程连接到计算机上，可提供基于DOS模式下的通信服务。
• SMTP：邮件传送协议，用于发送邮件。服务器开放的是25号端口。
• POP3：它是和SMTP对应，POP3用于接收邮件。POP3协议所用的是110端口。
• HTTP：是从Web服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。

UDP对应的协议：

• DNS：用于域名解析服务，将域名地址转换为IP地址。DNS用的是53号端口。
• SNMP：简单网络管理协议，使用161号端口，是用来管理网络设备的。由于网络设备很多，无连接的服务就体现出其优势。
• TFTP(Trival File TransferProtocal)，简单文件传输协议，该协议在熟知端口69上使用UDP服务。

为什么 TCP 叫数据流模式？ UDP 叫数据报模式？

• 所谓的“流模式”，是指TCP发送端发送几次数据和接收端接收几次数据是没有必然联系的，比如你通过 TCP连接给另一端发送数据，你只调用了一次 write，发送了100个字节，但是对方可以分10次收完，每次10个字节；你也可以调用10次write，每次10个字节，但是对方可以一次就收完。
• 原因：这是因为TCP是面向连接的，一个 socket 中收到的数据都是由同一台主机发出，且有序地到达，所以每次读取多少数据都可以。

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• 所谓的“数据报模式”，是指UDP发送端调用了几次 write，接收端必须用相同次数的 read 读完。UDP是基于报文的，在接收的时候，每次最多只能读取一个报文，报文和报文是不会合并的，如果缓冲区小于报文长度，则多出的部分会被丢弃。
• 原因：这是因为UDP是无连接的，只要知道接收端的 IP 和端口，任何主机都可以向接收端发送数据。 这时候，如果一次能读取超过一个报文的数据， 则会乱套。

请简单说一下你了解的端口及对应的服务

TCP中的流量控制和拥塞避免

• 流量控制主要针对的是端到端传输中控制流量大小并保证传输可靠性（未收到ack就不滑动）。
• 拥塞避免主要是全局网络的拥塞情况，如果有发生丢包则通过拥塞控制减小窗口，确定出合适(慢启动 拥塞避免 快重传 快恢复)的拥塞窗口（增性加乘性减）。

说一说TCP的三次握手

在TCP/IP协议中，TCP协议提供可靠的连接服务，连接是通过三次握手进行初始化的。三次握手的目的是同步连接双方的序列号和确认号并交换TCP窗口大小信息。

• 核心思想：让双方都证实对方能发收。知道对方能收是因为收到对方的因为收到信息之后发的回应(ACK)。

IP地址分为哪几类？简单说一下各个分类

其中私有地址有：

• 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

简单解释一些ARP协议的工作过程

HTTP 协议包括哪些请求

• GET：对服务器资源的简单请求，GET用于信息获取，而且应该是安全和幂等的。
• POST：用于发送包含用户提交数据的请求，POST请求表示可能修改服务器上资源的请求。
• HEAD：类似于GET请求，不过返回的响应中没有具体内容，用于获取报头
• PUT：传说中请求文档的一个版本
• DELETE：发出一个删除指定文档的请求
• TRACE：发送一个请求副本，以跟踪其处理进程
• OPTIONS：返回所有可用的方法，检查服务器支持哪些方法
• CONNECT：用于ssl隧道的基于代理的请求

交换机、路由器的概念，并知道各自的用途

• 交换机
• 在计算机网络系统中，交换机是针对共享工作模式的弱点而推出的。交换机拥有一条高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，当控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC（网卡的硬件地址）的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口。目的MAC若不存在，交换机才广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部地址表中。
• 交换机工作于OSI参考模型的第二层，即数据链路层。交换机内部的CPU会在每个端口成功连接时，通过ARP协议学习它的MAC地址，保存成一张ARP表。在今后的通讯中，发往该MAC地址的数据包将仅送往其对应的端口，而不是所有的端口。因此，交换机可用于划分数据链路层广播，即冲突域；但它不能划分网络层广播，即广播域。

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• 路由器
• 路由器（Router）是一种计算机网络设备，提供了路由与转发两种重要机制，可以决定数据包从来源端到目的端所经过的路由路径（host到host之间的传输路径），这个过程称为路由；将路由器输入端的数据包移送至适当的路由器输出端(在路由器内部进行)，这称为转送。路由工作在OSI模型的第三层——即网络层，例如IP协议。
• 路由器的一个作用是连通不同的网络，另一个作用是选择信息传送的线路。 路由器与交换器的差别，路由器是属于OSI第三层的产品，交换器是OSI第二层的产品(这里特指二层交换机)。

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SYN 攻击

什么是 SYN 攻击（SYN Flood）？

• 在三次握手过程中，服务器发送 SYN-ACK 之后，收到客户端的 ACK 之前的 TCP 连接称为半连接(half-open connect)。此时服务器处于 SYN_RCVD 状态。当收到 ACK 后，服务器才能转入 ESTABLISHED 状态.
• SYN攻击指的是，攻击客户端在短时间内伪造大量不存在的IP地址，向服务器不断地发送SYN包，服务器回复确认包，并等待客户的确认。由于源地址是不存在的，服务器需要不断的重发直至超时，这些伪造的SYN包将长时间占用未连接队列，正常的SYN请求被丢弃，导致目标系统运行缓慢，严重者会引起网络堵塞甚至系统瘫痪。
• SYN 攻击是一种典型的 DoS/DDoS 攻击。

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如何检测 SYN 攻击？

• 检测 SYN 攻击非常的方便，当你在服务器上看到大量的半连接状态时，特别是源IP地址是随机的，基本上可以断定这是一次SYN攻击。在Linux/Unix 上可以使用系统自带的 netstats 命令来检测 SYN 攻击。

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如何防御 SYN 攻击？

• SYN攻击不能完全被阻止，除非将TCP协议重新设计。我们所做的是尽可能的减轻SYN攻击的危害，常见的防御 SYN 攻击的方法有如下几种：
• 缩短超时（SYN Timeout）时间
• 增加最大半连接数
• 过滤网关防护
• SYN cookies技术

广播

受限的广播

• 受限的广播地址为255.255.255.255。该地址用于主机配置过程中IP数据报的目的地址，在任何情况下，router不转发目的地址为255.255.255.255的数据报，这样的数据报仅出现在本地网络中。

指向网络的广播

• 指向网络的广播地址是主机号为全1的地址。A类网络广播地址netid.255.255.255，其中netid为A类网络的网络号。
• 一个router必须转发指向网络的广播，但它也必须有一个不进行转发的选择。

指向子网的广播

• 指向子网的广播地址为主机号为全1且有特定子网号的地址。作为子网直接广播地址的IP地址需要了解子网的掩码。例如，router收到128.1.2.255的数据报，当B类网路128.1的子网掩码为255.255.255.0时，该地址就是指向子网的广播地址；但是如果子网掩码为255.255.254.0，该地址就不是指向子网的广播地址。

指向所有子网的广播

• 指向所有子网的广播也需要了解目的网络的子网掩码，以便与指向网络的广播地址区分开来。指向所有子网的广播地址的子网号和主机号为全1.例如，如果子网掩码为255.255.255.0，那么128.1.255.255就是一个指向所有子网的广播地址。

多播

• 多播又叫组播，使用D类地址，D类地址分配的28bit均用作多播组号而不再表示其他。
• 多播组地址包括 1110 的最高 4bit 和多播组号。它们通常可以表示为点分十进制数，范围从 224.0.0.0 到 239.255.255.255。
• 多播的出现减少了对应用不感兴趣主机的处理负荷。

多播的特点：

• 允许一个或多个发送者（组播源）发送单一的数据包到多个接收者（一次的，同时的）的网络技术。可以大大的节省网络带宽，因为无论有多少个目标地址，在整个网络的任何一条链路上只传送单一的数据包
  多播技术的核心就是针对如何节约网络资源的前提下保证服务质量。

简述一下ping的原理

• ping就是给目标IP地址发送一个 ICMP 回显请求，并要求对方返回一个 ICMP 回显应答来确定两台网络机器是否连通，时延是多少。

• 在 ICMP 逐层封装的过程中，需要知道源IP、源MAC地址、目的IP、目的MAC地址，前三者是已知的，只需要获取目的MAC地址即可：
• 若在同一网段，只需要发送ARP广播；
• 若不在同一网段，发送ARP广播给交换机，交换机若没有缓存目的IP对应的MAC地址，它会再转发该ARP广播包。