🌐计算机网络（一句话）

1. 分层：不同层的关注点不同，向上提供服务

2. 需求驱动：连通性、可靠性、效率（吞吐量、低延迟、信道利用率）、安全性、可扩展性、可移动性、避免单点故障

3. 协议实现以及开销：语法、语义、同步

4. 数据报传输路径：
1. 核心问题：一个数据单元如何才能穿越协议栈和网络设备呢？
2. 案例分析：浏览器输入URL到显示页面
1. 应用层
1. 需求：域名解析
2. 浏览器发起DNS查询（L7协议，DNS使用UDP，牺牲可靠性换取速度）
2. 传输层
1. 需求：建立可靠连接
2. 获得IP后，浏览器向服务器发起TCP连接（L4协议，三次握手，满足可靠性，同步需求）
3. 网络层
1. 需求：寻址路由
2. 操作系统构建IP保（L3 PDU）目标IP=服务器IP，查询路由表确认下一跳
4. 数据链路层
1. 需求（本地传输）
2. 如果下一跳再局域网，使用ARP获取网关MAC地址，构建以太网帧，目标MAC=网关MAC
5. 物理层
1. 网卡将帧转为比特流发送
6. 穿越网络
1. 帧到达网关 (路由器)。路由器解封装到 IP 层，根据目标 IP 查路由表，确定出口及下一跳。重新封装成出口链路的帧 (可能改变 L2 协议如 PPP)
7. 到达服务器
1. 数据包经过多个路由器，最终到达目标服务器网卡。
8. 服务器端协议栈
1. 物理层 -> 数据链路层 -> 网络层 (检查 IP) -> 传输层 (TCP 解封装，根据端口交给监听该端口的 Web 服务器进程) -> 应用层 (HTTP 服务器解析请求，生成响应)。
9. 响应返回
1. 响应数据 (HTML, CSS, JS) 沿相同路径（但方向相反）传回浏览器，浏览器渲染页面。

1. 计算机网络的功能有哪些？

• 数据通信、资源共享、分布式、负载均衡

2. 计算机网络的分类方式有哪些？

• 面向连接服务和无连接服务、可靠服务和不可靠服务、有应答机制和无应答机制

3.主机间的通信方式有哪些？

• 网络层：单播、广播、组播、任播；应用层：P2P、C-S

4. 电报交换、分组交换、报文交换的区别和优缺点？

5. 计算机网络的性能指标有哪些？

• 传输速率、带宽、吞吐量、时延（发送、排队、传播、处理）、时延带宽积、信道利用率（利用率并非越高越好）、RTT、

6. 计算机网络分层的优劣势？

• 优势：分解复杂问题、灵活、可扩展性好、易于实现和维护、利于标准化工作、便于功能区分和推广

• 劣势：功能冗余、效率降低（添加头部信息）、跨层的优化困难
 

7. 分组的封装过程？

• 所谓的封装就是指，在分层传输数据的情况下， 每一层都会对上层传来的数据增加一个首部（以及尾部）控制信息，注意帧是有头尾的

8. 信道的分类和定义？

• 信道是信号传输的媒介。

• 模拟信道与数字信道、有线信道和无线信道、单工信道半双工信道和全双工信道、公共信道（频分复用、时分复用、波分复用、码分复用）和专用信道

9. 端到端通信与点到点通信的区别是什么

• 类比来说，端到端是整个物流过程，点到点是快递站点之间的传递（相邻节点），前者主要在传输层和应用层，后者主要在网络层和链路层

• 点到点是基础，端到端是目的

10. 同步通信和异步通信的区别是什么？

• 通信参与者的行为和数据传输的时序关系

• 通信的发送方和接收方需要在通信开始之前达成一致，以确定数据传输的时序和操作步骤。

• 通信的发送方通常会等待接收方的响应或确认，然后才能继续执行后续操作。

• 同步通信的实现通常采用阻塞式的方式，即发送方在发送数据后会阻塞等待接收方的响应。

• 通信的发送方和接收方可以随时发送和接收数据，而不需要事先进行协调。

• 发送方可以在发送数据后立即继续执行其他操作，而不需要等待接收方的响应。

• 异步通信的实现通常采用非阻塞式的方式，发送方和接收方之间的操作是相互独立的。

11. 网卡的作用是什么？

• 发送数据（封装数据（透明传输）、转换为电信号）、接收数据（侦听电信号、解封数据、校验）、MAC地址

12. 哪个设备隔离冲突域，哪个隔离广播域？

• 交换机；路由器

13. 物理层、链路层、网络层设备分别有什么？

• 集线器、中继器；交换机；路由器

14. 链路层、网络层、传输层、应用层协议分别有什么？

15. 总时延如何计算？什么是时延带宽积？

• 总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延
• 发送时延 = 数据帧长度 (b) / 发送速率 (b/s)
• 传播时延 = 信道长度 (m) / 电磁波传播速率 (m/s)
• 处理时延和排队时延通常难以精确计算，取决于网络节点性能和数据流量。

• 时延带宽积 = 传播时延 × 带宽
• 意义：它表示从发送端发出但尚未到达接收端的比特数量，即链路上正在传输中的最大数据量。它描述了链路的容量。

16. 数据链路层主要功能有哪些？

1. 封装成帧：将网络层传下来的IP数据报添加首部和尾部，封装成帧。

2. 透明传输：解决帧的首部和尾部标记与数据部分冲突的问题。

3. 差错控制：检测帧在传输过程中是否出现差错（如使用CRC循环冗余检验），丢弃有差错的帧。

4. 流量控制：控制发送方的发送速率，使其不超过接收方的接收能力。

5. 介质访问控制 (MAC)：决定共享信道上的主机如何分配信道。

17. 为什么进行流量控制以及常见方式有哪些？

• 原因：防止发送方发送数据过快，导致接收方缓冲区溢出，从而造成数据丢失。

• 常见方式：
1. 停止-等待协议：发送方每发送一帧，就等待接收方的确认。
2. 滑动窗口协议：
• 回退N帧 (GBN)：发送方维持一个发送窗口，可连续发送窗口内所有帧。若超时，则重发所有已发送但未确认的帧。
• 选择重传 (SR)：发送方只重传那些出错或丢失的帧，接收方有缓存功能。

18. 什么是可靠传输？如何保证可靠传输？

• 定义：保证数据无差错、不丢失、不重复、按序地到达接收方。

• 保证机制：
• 差错检测：使用CRC等技术发现比特差错。
• 确认机制：接收方向发送方反馈确认信息（ACK）。
• 超时重传：发送方发送数据后启动计时器，超时未收到ACK则重传。
• 序号机制：为每个数据包编号，用于确认和去重。
• 滑动窗口：实现流水线传输，提高信道利用率。

19. 随机访问介质控制有哪些方式？

• ALOHA：想发就发，冲突则随机等待后重发。

• CSMA (载波监听多路访问)：先听再说。发送前先监听信道是否空闲。
• CSMA/CD：用于有线以太网，边发送边监听，一旦检测到冲突就立即停止发送。
• CSMA/CA：用于无线局域网，通过预约信道、ACK确认等方式来避免冲突。

20. 中继器、集线器、网桥、交换机、路由器的区别是什么？

21. 网络协议的三要素是什么，区别和联系。

1. 语法：数据的结构或格式，即数据出现的先后顺序。例如，IP数据报的格式。

2. 语义：每一部分比特的含义。定义了发出的控制信息要完成何种操作，以及对方应做出的响应。

3. 同步（时序）：事件实现的顺序或执行顺序的详细说明。例如，TCP的三次握手过程。

• 联系与区别：三者缺一不可。语法规定了“怎么做”，语义规定了“做什么”，同步规定了“什么时候做”。

22. 动态路由算法有哪些？

• 内部网关协议 (IGP)，用于单一自治系统内部：
• 距离向量：RIP。每个路由器仅与邻居交换信息，根据跳数选择路径。
• 链路状态：OSPF。每个路由器向全网广播链路状态信息，各自构建完整的网络拓扑图，用Dijkstra算法计算最短路径。

• 外部网关协议 (EGP)，用于不同自治系统之间：
• 路径向量：BGP。基于策略的路由选择，寻找一条能够到达目的网络且比较好的路由。

23. 如何区别IP地址和MAC地址，为什么需要两种地址？

• 为什么需要两种：这是一种分层设计。MAC地址就像你的身份证号，唯一标识你这个人；IP地址就像你的住址，标识你的位置。住址（IP）可以变，但身份证号（MAC）不变。数据包需要IP地址才能跨网络路由到目标网络（就像邮件需要地址才能送到你所在的城市），最后在本地网络则需要MAC地址才能找到具体的设备（就像邮差需要根据你的名字和身份证号最终把信交到你手上）。

24. ARP地址解析协议是什么？工作流程是什么？

• 作用：根据IP地址查询对应的MAC地址。

• 流程：主机A想给同一局域网内（判断是否在同一局域网内、查询ARP缓存表，是否有对应信息）的主机B发送数据。A广播一个ARP请求包（内容：我是IP_A/MAC_A，谁的IP是IP_B？请告诉你的MAC）。局域网内所有主机都收到，但只有B会回复一个ARP响应包（单播给A，内容：我是IP_B，我的MAC是MAC_B）。A将B的IP-MAC映射存入自己的ARP缓存表。

25. DHCP协议（动态主机配置协议）是什么？

• 作用：为新接入网络的设备自动分配IP地址、子网掩码、默认网关、DNS服务器等配置信息。

• 流程（DORA）：
1. Discover：客户端广播“我需要一个IP”。
2. Offer：DHCP服务器响应“我可以给你这个IP”。
3. Request：客户端广播“我接受这个IP”。
4. Ack：DHCP服务器确认“IP租期开始”。

26. 传输层功能有哪些？

1. 复用和分用：应用层多个进程可共用传输层服务（复用）；传输层将收到的数据交付给正确的应用进程（分用）。

2. 提供进程间的逻辑通信：为运行在不同主机上的应用进程提供端到端的逻辑通信信道。

3. 对收到的报文进行差错检测（首部和数据部分）。

4. 提供两种不同的传输协议：面向连接的TCP和无连接的UDP。

27. 网络层功能有哪些？

1. 路由选择：根据路由算法，为分组通过网络选择最佳路径。

2. 分组转发：将路由器输入端口收到的分组，从合适的输出端口转发出去。

3. 异构网络互联：将不同的网络（如以太网、ATM网）互连起来。

4. 拥塞控制：防止过多的数据注入网络，导致网络性能下降。

28. 三次握手和四次挥手的过程是什么？

• 三次握手（建立连接）：
1. SYN=1, seq=x：客户端发送连接请求。
2. SYN=1, ACK=1, seq=y, ack=x+1：服务器同意连接请求。
3. ACK=1, seq=x+1, ack=y+1：客户端确认服务器的同意。

• 四次挥手（释放连接）：
1. FIN=1, seq=u：客户端（或服务器）请求关闭连接。
2. ACK=1, seq=v, ack=u+1：另一方发送确认。
3. FIN=1, ACK=1, seq=w, ack=u+1：另一方也请求关闭连接。
4. ACK=1, seq=u+1, ack=w+1：最初发起方发送确认，等待2MSL后关闭。

29. DNS域名解析是什么？

• 作用：将域名解析为IP地址。

• 流程（递归+迭代查询）：
1. 浏览器缓存 -> 操作系统缓存 -> hosts文件。
2. 请求本地DNS服务器（递归查询）。
3. 本地DNS服务器依次查询：根域名服务器 -> 顶级域服务器（.com） -> 权威域名服务器（example.com）。
4. 将得到的IP地址返回给客户端，并缓存。

30. FTP文件传输是什么？

• 文件传输协议，用于在客户端和服务器之间传输文件。

• 特点：使用两个TCP连接。
• 控制连接（端口21）：传输命令和响应，在整个会话期间一直保持。
• 数据连接（端口20）：每次传输文件时新开一个连接，传输完毕就断开。

32. SMTP是什么？

• 简单邮件传输协议，用于发送电子邮件。它使用TCP连接，端口25。它只能发送ASCII码文本，非文本数据（如图片、附件）需要使用MIME协议转换。

33. HTTP协议是什么？

• 超文本传输协议，是Web通信的基础。它是无状态的（每次请求独立），使用请求/响应模型，默认端口80。

34. 物理层接口的四大特性是什么？

1. 机械特性：接口的形状、尺寸、引线数目和排列等。

2. 电气特性：接口电缆上各条线的电压范围（如-5V~+5V表示二进制0/1）。

3. 功能特性：某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义（如定义哪根线是数据线、控制线）。

4. 规程特性（过程特性）：不同功能的各种可能事件的出现顺序（如建立连接、传输数据、释放连接的过程）。

35. IP地址如何转换为物理地址？

36. IPv4和IPv6的区别是什么？

37. TCP和UDP的区别是什么？

38. TCP和UDP的首部分别是什么？

• TCP首部（20字节 + 选项）：包含源端口、目的端口、序列号、确认号、数据偏移、保留位、控制位（URG/ACK/PSH/RST/SYN/FIN）、窗口大小、校验和、紧急指针、选项。

• UDP首部（8字节）：仅包含源端口、目的端口、长度、校验和。

39. 描述下TCP连接三次握手和四次挥手的过程。为什么要三次握手？不能两次或者四次吗？为什么要四次挥手？

• 过程：见第14点。

• 为什么是三次握手？
• 根本原因：为了防止已失效的连接请求报文突然又传送到服务器，因而产生错误。
• 如果只有两次握手：客户端发送的一个旧的SYN请求可能被服务器收到，服务器会误以为客户端要建立新连接并分配资源，然后一直等待客户端发送数据，导致资源浪费。
• 第三次握手是客户端对服务器应答的确认。服务器收到第三次握手后，才能确认客户端的发送能力和接收能力都正常，连接才正式建立。

• 为什么是四次挥手？
• 原因：TCP连接是全双工的，每个方向必须单独关闭。
• 一方发送FIN只表示它不再发送数据，但还可以接收数据。
• 因此，关闭需要四次交互：A说“我不发了”（FIN）-> B说“好的”（ACK）-> B说“我也不发了”（FIN）-> A说“好的”（ACK）。

40. 计算机网络的主要性能指标有哪些？

1. 速率：数据传输速率（b/s）。

2. 带宽：信道的最高数据速率（b/s）。

3. 吞吐量：单位时间内通过某网络的实际数据量。

4. 时延：发送时延、传播时延、处理时延、排队时延。

5. 时延带宽积：传播时延 × 带宽。

6. 往返时间RTT：从发送数据到收到确认所需的时间。

7. 利用率：信道利用率和网络利用率。

41. 输入网址到获得页面的过程是怎样的？

1. DNS解析：将域名解析为IP地址。

2. 建立TCP连接：与目标服务器进行三次握手。

3. 发送HTTP请求：浏览器发送一个HTTP请求报文。

4. 服务器处理请求并返回HTTP响应。

5. 浏览器解析渲染页面：解析HTML、CSS，执行JS，加载图片等资源。

6. 断开TCP连接：页面传输完成后，通过四次挥手释放连接。

42. 对称加密和非对称加密的区别是什么？

43. 路由器和交换机的区别是什么？

• 工作层次：路由器工作在网络层（第三层），交换机工作在数据链路层（第二层）。

• 寻址依据：路由器根据IP地址寻址，交换机根据MAC地址寻址。

• 功能：路由器用于连接不同网络，负责路由选择和分组转发；交换机用于扩展同一网络，提供更多的接入端口。

• 广播域：路由器可以隔离广播域，交换机不能（除非是VLAN）。

44. 计算机网络可以分为哪些层次？各层的主要功能是什么？

• OSI七层模型（理论标准）和TCP/IP五层模型（实际应用）。

• 物理层：传输比特流。

• 数据链路层：成帧、差错控制、流量控制、介质访问。

• 网络层：路由选择、分组转发、IP寻址。

• 传输层：提供端到端的进程间通信（TCP/UDP）。

• 应用层：为应用程序提供网络服务接口（HTTP/FTP/SMTP等）。

45. 什么是子网掩码？

• 作用：用来区分一个IP地址中的网络号和主机号部分。

• 形式：一串连续的1后面跟着一串连续的0。1对应网络号和子网号，0对应主机号。

• 操作：将IP地址与子网掩码进行按位与运算，即可得到网络地址。

46. 什么是DDos攻击？

• 分布式拒绝服务攻击。攻击者控制大量的“僵尸主机”（肉鸡）向一个目标服务器发送海量的看似合法的服务请求，耗尽其资源（网络带宽、连接数、CPU、内存），导致其无法为正常用户提供服务。

47. FTP、HTTP、HTTPS协议的特点是什么？

• FTP：使用两个连接（控制21，数据20），专门用于文件传输。

• HTTP：无状态、明文传输、端口80，是Web的基础。

• HTTPS = HTTP + SSL/TLS，提供加密传输、身份认证和报文完整性校验，端口443，是安全的HTTP。

48. DNS和DHCP的作用和流程是什么？

• DNS：见第15点。作用：域名解析。流程：递归+迭代查询。

• DHCP：见第11点。作用：自动分配IP地址。流程：DORA（Discover, Offer, Request, Ack）。

49. ALOHA协议和CSMA协议的工作原理是什么？

• ALOHA：纯随机访问。有数据就发，冲突则随机退避后重发。

• CSMA：先听再说。发送前先监听信道。
• 1-坚持CSMA：忙则一直监听，空闲则立即发送。
• 非坚持CSMA：忙则等待随机时间再监听，空闲则发送。
• p-坚持CSMA：用于时分信道，空闲则以概率p发送。

50. 动态路由算法有哪些，各自是如何运行的？

51. ICMP协议的作用是什么？

• 网际控制报文协议，用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。

• 作用：报告错误（如网络不可达、主机不可达、端口不可达）和查询信息（如ping命令用的回送请求和回答）。

52. 复用和分用的概念是什么？

• 复用：发送方不同应用进程都可以使用同一个传输层协议传送数据（应用层->传输层）。

• 分用：接收方的传输层剥去报文首部后，能把数据正确交付给目的应用进程（传输层->应用层）。

53. 拥塞控制和流量控制的区别是什么？

• 流量控制：是点对点的控制，解决的是发送方发送速率太快导致接收方来不及接收的问题。是一个接收能力问题。

• 拥塞控制：是一个全局性的过程，解决的是网络中过多的数据包导致网络性能下降的问题。是一个网络承载能力问题。

54. TCP是如何进行拥塞控制的？

1. 慢开始：由小到大指数增长拥塞窗口（cwnd）。

2. 拥塞避免：cwnd达到慢开始门限（ssthresh）后，改为线性增长。

3. 快重传：收到3个重复ACK立即重传丢失的报文段，而不必等待超时。

4. 快恢复：在快重传后，将ssthresh设为当前cwnd的一半，并直接进入拥塞避免阶段（而非慢开始）。

55. 以太网和无线局域网发送数据后是否需要等确认？为什么？

• 传统有线以太网（CSMA/CD）：不需要确认。因为它采用边发边听的机制，一旦检测到冲突就立即停止发送并重传。其误码率极低，可靠性由高层协议（如TCP）保证。

• 无线局域网（CSMA/CA）：需要确认（ACK）。因为无线环境复杂，冲突难以检测（存在隐蔽站问题），且误码率高。因此采用避免冲突和确认机制来保证数据帧的可靠传输。

56. 奈奎斯特准则和香农定理的内容是什么，表达了什么意思？

• 奈奎斯特准则：在理想的低通信道中，极限码元传输速率 = 2W（波特）。W是信道带宽（Hz）。
• 意义：给出了无噪声情况下，避免码间串扰的极限速率。

• 香农定理：在有噪声的信道中，极限数据传输速率 = W * log₂(1 + S/N) (b/s)。S/N是信噪比。
• 意义：给出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的信道容量（绝对极限），无论采用何种编码技术都无法超过此极限。

57. B/S架构的工作原理是什么？

• 浏览器/服务器架构，是Web应用的经典架构。

• 工作原理：用户通过浏览器（客户端）向服务器发起请求，服务器处理请求后，将结果（通常是HTML页面）返回给浏览器，由浏览器解析和呈现给用户。业务逻辑和数据处理主要集中在服务器端，客户端几乎不需要额外的应用程序。

58. 蠕虫病毒和木马病毒的区别和原理？

• 蠕虫病毒：是一种独立的程序，利用系统漏洞进行自我复制和传播（如通过邮件、网络共享），消耗网络和系统资源，主要目的是破坏。

• 木马病毒：伪装成有用软件，潜伏在系统中，不会自我复制。它为攻击者打开一个后门，使其可以远程控制受害计算机，主要目的是窃取信息和远程控制。

59. 以太网交换机的自学习过程？

1. 初始时，MAC地址表是空的。

2. 收到一个帧后，交换机记录该帧的源MAC地址和它进入的端口号到表中。

3. 检查该帧的目的MAC地址：
• 若在表中，则从对应端口转发出去。
• 若不在表中，则向**除来源端口外的所有端口广播（泛洪）**该帧。

4. 表项具有老化时间，一段时间不用的地址会被删除。

60. Cookie

• 是什么：一小段文本信息，由服务器生成并发送给浏览器，浏览器会将其保存，并在后续的请求中携带回服务器。

• 作用：用于会话状态管理（如记录用户登录状态、购物车信息）、个性化设置（如语言偏好）、用户行为跟踪等。它是HTTP协议无状态特性的一个重要补充。