网络编程重点

1> OIS 7层模型 TCP/IP 4层模型 5层模型

2> 传输层的功能 网络层的功能？以及分别是第几层

传输层：提供端到端的可靠传输，指定哪个进程哪个发送进程接收 第四层
网络层：寻址和路由选择 第三层

3>MAC地址：
a. IP地址变不变，MAC地址变不变

IP地址改变，IP地址由路由器下发
MAC地址不改变

b. ARP RARP协议功能

ARP（Address Resolution Protocol）：通过ip地址获取其对应的mac地址。
RARP（Reverse Address Resolution Protocol）：通过mac地址获取其对应的ip地址。

4> 限制数据包大小的协议？

限制数据包大小的协议为：MTU MSS
MTU ： Maximum Transmission Unit 最大传输单元。物理接口（数据链路层）提供给上层（网络层（IP层））最大一次传输数据的大小。
MSS ：Maximum Segment Size 最大报文长度。TCP提交给IP层最大分段大小，指TCP报文所允许传送数据部分最大长度。

5> TCP和UDP的异同点

相同点：同属于传输层的协议。

TCP协议
1> 提供面向连接的，可靠的数据传输服务
2> 数据无误，数据无丢失，数据无失序，数据无重复到达的通信。
3> 传输效率低，耗费资源多
4> 数据的发送和接收是不同步的，存在粘包现象。（不存在数据边界）
5> 适用场景：对于传输质量要求比较高，以及传输大量数据通信的情况。

UDP协议
1> 无连接的，不可靠的，尽力的传输协议。
2> 不能保证数据的可靠性，数据有可能在传输过程中丢失，或者出现失序或者重复到达的情况。
3> 传输效率高，
4> 限制每次传输的数据大小，超出部分直接删除。
5> 数据的发送和接收是同步的。（不会粘包）
6> 适用场景：适用于发送小尺寸的数据，在接收到数据包给出应答比较困难的网络中使用。

6> IP分类，分成2类，分别是什么，占几个字节？

IPv4：本质上是4个字节，32位的无符号整数。
IPv6：本质上是16个字节，128位无符号整数，IPv4和IPv6不兼容。

7> IP划分？分成几类？其中哪几类可以分配给主机使用，D类，E类作用。

ABC类为基本类，他们用于主机地址，分配给主机使用。
D类：不表示网络，用于特殊用途，组播（多播）。
E类：保留今后使用，或者实验室使用。

a. 特殊IP地址：网络地址，广播地址

网络地址：有效网络号+全是0的主机号，代表该网络。
广播地址：有效网络号+全是1的主机号，向该IP地址发送数据代表想该网络环境中的所有主机发送数据。

b. 每一类的主机号是多少个，可用主机号是多少个

A类地址：主机号2^24   可用主机号2^24-2
B类地址：主机号2^16   可用主机号2^16-2
C类地址：主机号2^8   可用主机号2^8-2

8> 子网掩码
a. 默认子网掩码是什么

格式：与IP地址一样长的32位无符号整数，由一串连续的1后面跟着一串连续的0组成。
默认情况下1的个数与IP地址中网络号的个数一致
默认情况下0的个数与IP地址中主机号的个数一致。

b. 给定IP地址，给定子网网段个数，会计算子网掩码

例：192.168.1.0，要划分出4个子网网段，求子网掩码？255.255.255.192  2^6=64个，可用64-2个
例：130.1.2.3，要划分出4个子网网段，求子网掩码？255.255.192.0      2^14 ，可用2^14-2个

c. 给定IP地址，给定子网掩码，计算子网网段个数，每个子网网段中主机号个数，可用主机号个数。

子网网段的个数 = 2^ (子网号中1的个数)
每个子网网段中主机号的个数 =  2^ (子网掩码中0的个数)
可用主机号个数=主机号的个数-2

9> 字节序
简述字节序的概念，并用共用体（联合体）的方式计算本机是大端还是小端

1> 字节序是指不同类型CPU主机，内存存储 多字节整数 序列的方式。
2> 小端字节序：低序字节存储在低地址上
3> 大端字节序：低序字节存储在高地址上

10> TCP的API流程，UDP的API流程

11> TCP中的send能否替换成其他（sendto write）。recv能否替换成其他（recvfrom read）。

当flags填0的时候，send完全等价于write.     
所以send函数可以用write函数替换。
send(sockfd, buf, len, flags);
等价于sendto(sockfd, buf, len, flags, NULL, 0);
所以send函数可以用sendto函数替换。

当flags填0的时候，recv完全等价于read.     
所以recv函数可以用read函数替换。
recv(sockfd, buf, len, flags);
等价于 recvfrom(sockfd, buf, len, flags, NULL, NULL); 
所以recv函数可以用recvfrom函数替换

12> UDP中的sendto能否替换成其他（send write）。recvfrom能否替换成其他（recv read）。

recv(sockfd, buf, len, flags);
等价于 recvfrom(sockfd, buf, len, flags, NULL, NULL);
所以UDP中的recvfrom可以用recv替换，
当flags填0的时候，recv完全等价于read.     所以recv函数可以用read函数替换。

send(sockfd, buf, len, flags);
等价于sendto(sockfd, buf, len, flags, NULL, 0);

13> UDP中的connect，与TCP中的connect的区别

1. udp中也可以使用connect函数
TCP中的connect函数会连接服务器，产生三次握手，将服务器和客户端连接起来。
UDP中的connect不会产生连接，仅仅是将对端的IP和端口号记录到内核套接字中。此时UDP只能与记录的对端进行通信
2. TCP中的connect函数只能成功一次，代表连接服务器
UDP中的connect函数可以被调用多次，刷新内核中对端的IP和端口。
若想要清空内核中对端的地址信息，则将sin_family = AF_UNSPEC.
3. 当udp采用connect的方式收发报文后，可将recvfrom后面的参数填NULL，sendto函数后面参数填NULL和0；

14> TCP多进程并发服务器模型，多线程并发服务器模型。

//多进程
void handler(int sig){
    while(waitpid(-1, NULL, WNOHANG) > 0);
}

signal(17, handler);
sfd = socket();
bind();
listen();
while(1){
    newfd = accept();
    if(fork() == 0){
        close(sfd);
        while(1){
            recv();
            send();        
        }
        close(newfd);
        exit(0);         //必须退出子进程
    }
    close(newfd);
}
close(sfd);

//多线程
sfd = socket();
bind();
listen();
while(1){
    newfd = accept();
    pthread_create(&tid, NULL, deal_cli_msg, &info);
    pthread_detach();
}
close(sfd);

void* deal_cli_msg(void* arg)
{
    int newfd = arg->newfd;
    struct sockaddr_in cin = arg->cin;
    while(1)
    {
        recv();
        send();    
    }
    close(newfd);
}

15> IO多路复用分类，请简述其中一种的原理。

select、poll、epoll

16> 以太网头的协议类型：

0X0800 只接收发往本机的mac的ip类型的数据帧
0X0806 只接收发往本机的ARP类型的数据帧
0x8035 只接受发往本机的RARP类型的数据帧
0X0003  接收发往本机的MAC所有类型：ip,arp,rarp数据帧，接收从本机发出去的数据帧，混杂模式打开的情况下，会接收到非发往本地的MAC数据帧

17> 与分包（将数据包分成数据帧）相关的包头：

例： a. 以太网头 b. IP头 C.TCP头 D.UDP头

18> TCP头中有：端口号 序列号 应答号

a. SYN  FIN PSH  ACK
b. SYN  FIN:   ack = seq+1;
c. PSH: ack=seq+len;

19> 三次握手，四次挥手
a. 请简述三次握手，四次挥手流程。

b. 请简述TCP建立连接，断开连接的过程。（三次握手，四次挥手）
c. 请简述UDP通信与TCP通信过程中的区别？（三次握手，四次挥手，有无应答）
d. 请用简述如何用UDP模型实现TCP式传输？（与第c题一致，三次握手，四次挥手，有无应答）

第一次握手：客户端发送SYN包（SYN=1, seq=0）给服务器，并进入SYN_SENT状态，等待服务器返回确认包。
第二次握手：服务器接收到SYN包，确认客户端的SYN，发送ACK包（ACK=1 , ack=1），同时发送一个SYN包（SYN=1, seq=0），并进入SYN_RCVD状态。
第三次握手：客户端接收到服务器的SYN包，以及ACK包，进入establish状态，同时向服务器发送ACK包（ACK=1, ack=1）。此时三次握手包发送完毕，服务器也进入establish状态

第一次挥手，主动关闭方发送一个FIN包（FIN=1, seq = u）给被动方，进入FIN_WAIT_1状态；
第二次挥手：被动方接收到FIN包，给主动方发送一个ACK包（ACK=1, ack=u+1）；并进入CLOKSE_WAIT状态。主动方接受到ACK包后，进入FIN_WAIT_2状态。如果有数据没有发送完毕，则继续发送，直到发送完毕为止;
第三次挥手：被动方发送一个FIN包（FIN=1, seq=w），进入LAST_ACK状态.
第四次挥手：主动关闭方收到FIN包，回复一个ACK包（ACK=1, ack=w+1）。被动关闭方收到主动关闭方的ACK后关闭连接。

20> UDP如何能够让本端知道对端掉线。

a.心跳包机制，客户端每隔一定时间给对端发送一个心跳包，对端给客户端发送一个应答，刷新对端的状态。