计算机网络面试题（一）
转载： http://www.itheima.com/news/20180926/112838.html
OSI，TCP/IP，五层协议的体系结构，以及各层协议
- OSI分层 （7层）：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
- TCP/IP分层（4层）：网络接口层、 网际层、运输层、 应用层。
- 五层协议 （5层）：物理层、数据链路层、网络层、运输层、 应用层。
每层所具备的协议如下
- 物理层：RJ45、CLOCK、IEEE802.3 （中继器，集线器）
- 数据链路：PPP、HDLC、VLAN、MAC （网桥，交换机）
- 网络层：IP、ICMP、ARP、RARP、OSPF、IPX、RIP （路由器）
- 传输层：TCP、UDP
- 应用层：FTP、DNS、Telnet、SMTP、HTTP
每一层的作用如下：
- 物理层：通过媒介传输比特,确定机械及电气规范（比特Bit）
- 数据链路层：将比特组装成帧和点到点的传递（帧Frame）
- 网络层：负责数据包从源到宿的传递和网际互连（包Packet）
- 传输层：提供端到端的可靠报文传递和错误恢复（段Segment）
- 会话层：建立、管理和终止会话（会话协议数据单元SPDU）
- 表示层：对数据进行翻译、加密和压缩（表示协议数据单元PPDU）
- 应用层：允许访问OSI环境的手段（应用协议数据单元APDU）
在浏览器中输入www.baidu.com后执行的全部过程
① 浏览器获取输入的域名www.baidu.com
② 浏览器向DNS请求解析www.baidu.com的IP地址
③ 域名系统DNS解析出百度服务器的IP地址
④ 浏览器与该服务器建立TCP连接(默认端口号80)
⑤ 浏览器发出HTTP请求，请求百度首页
⑥ 服务器通过HTTP响应把首页文件发送给浏览器
⑦ TCP连接释放
⑧ 浏览器将首页文件进行解析，并将Web页显示给用户
DNS域名系统，简单描述其工作原理。
当DNS客户机需要在程序中使用名称时，它会查询DNS服务器来解析该名称。客户机发送的每条查询信息包括三条信息：指定的DNS域名，指定的查询类型，DNS域名的指定类别。基于UDP服务，端口53. 该应用一般不直接为用户使用，而是为其他应用服务，如HTTP，SMTP等在其中需要完成主机名到IP地址的转换。
① 客户机向其本地域名服务器发出DNS请求报文
② 本地域名服务器收到请求后，查询本地缓存，假设没有该记录，则以DNS客户的身份向根域名服务器发出解析请求
③ 根域名服务器收到请求后，判断该域名所属域，将对应的顶级域名服务器的IP地址返回给本地域名服务器
④ 本地域名服务器向顶级域名服务器发出解析请求报文
⑤ 顶级域名服务器收到请求后，将所对应的授权域名服务器的IP地址返回给本地域名服务器
⑥ 本地域名服务器向授权域名服务器发起解析请求报文
⑦ 授权域名服务器收到请求后，将查询结果返回给本地域名服务器
⑧ 本地域名服务器将查询结果保存到本地缓存，同时返回给客户机
HTTP的状态码：
大致可分为五大类
- 100-199 信息，服务器收到请求，需要请求者继续执行操作。指定客户端应相应的某些动作。
- 200-299 用于表示请求成功。
- 300-399 重定向，需要进一步的操作以完成请求
- 400-499 用于指出客户端的错误。请求包含语法错误或无法完成请求
- 500-599 用于支持服务器错误。服务器在处理请求的过程中发生了错误
常见的状态码
200 请求成功
206 部分内容。服务器成功处理了部分GET请求
301 永久移动。请求的资源已被永久的移动到新URI，返回信息会包括新的URI，浏览器会自动定向到新URI。今后任何新的请求都应使用新的URI代替。
302 临时移动。与301类似。但资源只是临时被移动。客户端应继续使用原有URI
400 （错误请求） 服务器不理解请求的语法。
404 （未找到） 服务器找不到请求的网页。
500 （服务器内部错误） 服务器遇到错误，无法完成请求。
505 （HTTP 版本不受支持） 服务器不支持请求中所用的 HTTP 协议版本。
HTTP和HTTPS的区别：
https：全称Hyper Text Transfer Protocol Secure，相比http，多了一个secure，这一个secure是怎么来的呢？这是由TLS（SSL）提供的，可以简单理解为 HTTPS=HTTP+SSL。
①HTTP 的 URL 以 http:// 开头，而 HTTPS 的 URL 以 https:// 开头
②HTTP 是相对不安全的，而 HTTPS 是相对安全的
③HTTP 标准端口是 80 ，而 HTTPS 的标准端口是 443
④在 OSI 网络模型中，HTTP 工作于应用层，而 HTTPS 工作在传输层
⑤HTTP 无需加密，而 HTTPS 对传输的数据进行加密
⑥HTTP 无需证书，而 HTTPS 需要认证证书
TCP和UDP的区别？
①TCP提供面向连接的、可靠的数据流传输，而UDP提供的是非面向连接的、不可靠的数据流传输。
②TCP传输单位称为TCP报文段，UDP传输单位称为用户数据报。
③TCP注重数据安全性，UDP数据传输快，因为不需要连接等待，少了许多操作，但是其安全性却一般。
④TCP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 Transfer Protocal)，简单文件传输协议，该协议在熟知端口69上使用UDP服务。
TCP是怎么保证传输可靠的？
① 确认和重传：接收方收到报文就会确认，发送方发送一段时间后没有收到确认就重传。
② 数据校验
③ 数据合理分片和排序：TCP会按MTU合理分片，接收方会缓存未按序到达的数据，重新排序后再交给应用层。
④ 流量控制：当接收方来不及处理发送方的数据，能提示发送方降低发送的速率，防止包丢失。
⑤ 拥塞控制：当网络拥塞时，减少数据的发送。
TCP为什么引入接受缓存这个数据结构？
如果没有接受缓存的话，或者说只有一个缓存的话，为了保证接受的数据是按顺序传输的，所以如果位于x序号之后的序号分组先到达目的主机的运输层的话必然丢弃，这样的话将在重传上花费很大的开销，所以一般如果有过大的序号达到接收端，那么会按照序号缓存起来等待之前的序号分许到达，然后一并交付到应用进程。
了解交换机、路由器、网关的概念，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。
路由器
路由器（Router）是一种计算机网络设备，提供了路由与转送两种重要机制，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，例如网际协议。
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)。
网关
网关（Gateway），网关是连接两个网络的设备，在传统TCP/IP术语中，网络设备只分成两种，一种为网关（gateway），另一种为主机（host）。网关能在网络间转递数据包，但主机不能转送数据包。在主机中，数据包需经过TCP/IP四层协议处理，但是在网关只需要到达网际层，决定路径之后就可以转送。
在现代网络术语中，网关（gateway）与路由器（router）的定义不同。网关（gateway）能在不同协议间移动数据，而路由器（router）是在不同网络间移动数据。
对于以太网中的网关只能转发三层以上数据包，这一点和路由是一样的。而不同的是网关中并没有路由表，他只能按照预先设定的不同网段来进行转发。网关最重要的一点就是端口映射，子网内用户在外网看来只是外网的IP地址对应着不同的端口，这样看来就会保护子网内的用户。
IP地址的分类
A类地址：以0开头， 第一个字节范围：0~127（1.0.0.0 - 126.255.255.255）
B类地址：以10开头，第一个字节范围：128~191（128.0.0.0 - 191.255.255.255）
C类地址：以110开头， 第一个字节范围：192~223（192.0.0.0 -223.255.255.255）；
除去以上三类公有IP的，剩下的为私有IP：10.0.0.0—10.255.255.255， 172.16.0.0—172.31.255.255， 192.168.0.0—192.168.255.255。
ARP是地址解析协议，简单语言解释一下工作原理。
① 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。
RARP（反向地址转换协议）：
反向地址转换协议就是将局域网中某个主机的物理地址转换为IP地址，比如局域网中有一台主机只知道物理地址而不知道IP地址，那么可以通过RARP协议发出征求自身IP地址的广播请求，然后由RARP服务器负责回答。RARP协议广泛用于获取无盘工作站的IP地址。
①给主机发送一个本地的RARP广播，在此广播包中，声明自己的MAC地址并且请求任何收到此请求的RARP服务器分配一个IP地址；
②本地网段上的RARP服务器收到此请求后，检查其RARP列表，查找该MAC地址对应的IP地址；
③如果存在，RARP服务器就给源主机发送一个响应数据包并将此IP地址提供给对方主机使用；
④如果不存在，RARP服务器对此不做任何的响应；
⑤源主机收到从RARP服务器的响应信息，就利用得到的IP地址进行通讯；如果一直没有收到RARP服务器的响应信息，表示初始化失败。
为什么有了可靠地TCP还需要不可靠的UDP？
TCP的优缺点。
优点呢，TCP是可靠的连接，由于有基本的重传确认机制，可以保证把一个数据块完完整整的从A传到B；缺点也是因优点而生，因为有三次握手，所以会传输更多的包，浪费一些带宽；因为需要可靠地连接进行通信，则需要双方都必须持续在线，所以在通信过程中server需要维持非常大的并发连接，浪费了系统资源，甚至会出现宕机；再者就是因为有重传确认，则会浪费一部分的带宽，且在不好的网络中，会因为不断地连接断开连接，严重降低了传输效率。
UDP的优缺点
相对于TCP来说，UDP是非面向连接的不可靠的协议，其优点也因为缺点而生。首先，因为没有三次握手，所以会起步比较快，延时小；另外，由于不需要双方持续在线，所以server不用维护巨量的并发连接，节省了系统资源；三，因为没有重传确认，虽然到达的数据可能会有所缺失，但在不影响使用的情况下，能更高效的利用网络带宽。
TCP与UDP比较
TCP适合实时性要求不高、但要求内容要完整传输的应用。相比而言，UDP由于无连接、无重传确认，所以传输效率高、延时小，适合实时性要求高的应用，如游戏服务器，音频，视频等；另外，由于不用维持大的并发量，所以适合巨量服务的server，加上合适的时间控制，可以用来设计更大的并发服务器；再者就是，UDP可以更高效的利用网络带宽。
数据链路两端的设备是：DTE或DCE
DTE（Data Terminal Equipment）数字终端设备：指一般的终端或是计算机。可能是大、中、小型计算机，也可能是一台只接收数据的打印机。
DCE（Data Circuit-terminating Equipment）数字通信设备：通常指调制解调器，多路复用器或数字设备。
DTE，DCE的区别
DCE一方提供时钟，DTE不提供时钟，但它依靠DCE提供的时钟工作。比如PC机和MODEM之间的连接。PC机就是一个DTE，MODEM是一个DCE。DTE可以从硬件上区别它的接口为针式，DCE的接口为孔式。
路由汇聚：
路由汇聚的“含义”是把一组路由汇聚为一个单个的路由。路由汇聚的最终结果和最明显的好处是缩小网络上的路由表的尺寸。这样将减少与每一个路由跳有关的延迟，因为由于减少了路由登录项数量，查询路由表的平均时间将加快。路由汇聚的“用意”是当我们采用了一种体系化编址规划后的一种用一个IP地址代表一组IP地址的集合的方法。