程序员面试必备知识点之 计算机网络

1.计算机网络分为哪几层？

ISO/OSI七层模型

ISO：国际标准化组织
OSI：开放系统互联模型
IOS：苹果操作系统，而且是思科公司为其网络设备开发的操作维护系统

以下是ISO七层模型图解：

其中上三层是对用户提供服务的，下四层是对用户信息传递进行传递的。

各层功能详解

1. 物理层：物理层是最底层的一层，它是数据之间比特流传输的实际形式；
2. 数据链路层：数据链路层是解析MAC物理地址的，通过MAC地址来确定我访问的对象（表明收件人以及发件人的相关信息）而且如果传错了可以要求你进行数据包的重传。
3. 网络层：编址寻址(每个目标都有一个IP地址 )；路由选择（路由器根据全网地图选择一条最快的路从源地址到目的地址）；拥塞控制（流量大时需要控制）；异种网络互连（不同的网络都可以相互通信）
4. 传输层：分段上层数据 （把上层来的大的数据分成一段一段小的数据）；建立端到端连接 ；透明、可靠传输 （检查错误并更正错误 或者重传）；流量控制；TCP、UDP 协议
5. 会话层：确定网络数据是否要经过网络会话
6. 表示层：将英文等被人识别的信息进行转换（翻译）为机器语言

7. 应用层：提供用户的接口

   以邮箱为例进行分析
   用户通过打开浏览器写入信件（应用层）–> 将信件内容转变为机器语言 –> 确定数据是否要向其他用户进行数据传递（会话层） –> 写入两个端口号（传输层） –> 写入两个IP地址（网络层） –> MAC地址决定我的目标邮局位置（数据链路层） –> 将信件投递（物理层） –> 向上传

TCP/IP 四层模型

TCP/IP四层模型是一种OSI七层模型的演化，其相当于OSI的用户直接联系层被应用层所替代，而数据链路层以及物理层被网络接口层进行替代。

2.TCP和UDP有什么区别？？哪些应用层协议使用了TCP，哪些使用了UDP？

• TCP是面向连接的、可靠的
  其实网络的不安全不稳定特性，无论多少次握手都不能保证连接的可靠性
  但TCP的三次握手在最低限度上(实际上也很大程度上保证了)保证了连接的可靠性

• UDP 无连接的、不可靠
  UDP传送数据前并不与对方建立连接，对接收到的数据也不发送确认信号，发送端不知道数据是否会正确
  接收，当然也不用重发

  TCP对应的协议：（1） FTP：定义了文件传输协议，使用21端口。（2） 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。（3） SMTP：邮件传送协议，用于发送邮件。服务器开放的是25号端口。（4） POP3：它是和SMTP对应，POP3用于接收邮件。POP3协议所用的是110端口。（5）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：（1） 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。（2） 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。（3） TFTP(Trival File Tran敏感词er Protocal)，简单文件传输协议，该协议在熟知端口69上使用UDP服务。

3.TCP三次握手

1. 客户端 发起握手，目的端点是 服务端 的端点 post_server
   
   1. 生成一个随机数作为它的初始化发送序号 x
   2. 发出一个同步报文段，SYN=1，发送序号 seq=x
   3. 并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认
2. 服务端监听到端口 post_server 上有连接请求，响应
   
   1. 生成一个随机数作为它的初始发送序号 seq = y
   2. 发出同步报文字段并对主机 A 端口1的连接请求进行确认，发送ack=x+1
   3. 即发送 SYN+ACK 包，此时服务器进入SYN_RECV状态
3. 主机 A
   
   1. 发出对 服务端 端口 post_server 的确认，确认序号 ack=y+1，还有seq=x+1
   2. 客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手

四次握手关闭连接

1. 主机 A 关闭 A主机的 端口1 到 B主机的 端口2 的传输连接：
应用程序通知 TCP 数据已经发送完毕时，关闭连接;
TCP 向主机 B 发送一个带 FIN 附加标记的报文段（FIN 表示 finish），FIN=1，seq=x。
2. 主机 B 响应：
收到这个 FIN 报文段之后，并不立刻用 FIN 报文段回复主机 A，而是先向主机 A 发送一个确认序号 ，ACK=1，ack=x+1;
同时通知自己相应的应用程序，主机 A 方传输已经结束，对方要求关闭连接（先发送 ACK 的目的是为了防止这段时间内，主机 A 重传 FIN 报文段）。
3. 主机 B 关闭 端口2到端口1的传输连接：
应用程序告诉 TCP: 我要彻底地关闭连接;
TCP 收到对最后数据的确认后，向主机 A 发送一个 FIN 报文段。FIN=1，seq=y，y 是 B
发送数据的最后字节的序号加1。ACK=1，seq=x+1。
4. 主机 A 响应：
收到这个 FIN 报文段之后，向主机 B 发送一个 ACK 表示连接彻底释放。ACK=1，ack=y+1;
主机B收到主机A的ACK报文段以后，就关闭连接；此时，主机A等待2MSL （Maximum Segment
Lifetime）后依然没有收到回复，则证明主机 B已正常关闭，那好，主机A也可以关闭连接了。

为什么采用3次握手而不是2次握手?

• 第一次握手 客户端发，服务端 知道 客户端 可以 发消息
• 第二次握手 服务端收和发，客户端 知道 服务端 可以 接收消息 和 发消息
• 第三次握手 客户端收和发，服务端 知道 客户端可以 接收消息 和 发消息

3 次是双向通信的最小值，也就是 SYN, SYN ACK, ACK ，两个发送、两个接收 ，其中第二次把接收和发送合在一起了

如果两次握手的话，客户端有可能因为网络阻塞等原因会发送多个请求报文，这时服务器就会建立连接，浪费掉许多服务器的资源。所以要增加第三次握手。

4.什么是socket？

socket（也叫套接字）最初是在Unix系统上开发的网络通信的接口。
两种形式的socket：

• 流式套接字，对应与TCP协议。
• 数据报套接字，对应与UDP协议。

5.什么是https协议？https协议用到了哪种密钥？

https是在http上面套了一层ssl，用来实现安全连接。用到的密钥有对称密钥和非对称密钥。基本上就是有数字证书，然后把对称密钥作为消息内容，通过非对称密钥来进行传输。之后双方的通信就通过对称密钥来进行解密就行了。