网络基础面试题（一）

1.ICMP是什么协议？处于哪一层？

        ICMP（Internet Control Message Protocol）是一种网络协议，用于在IP网络中传递控制消息和错误报告。它是在IP协议之上运行的协议。
        ICMP主要用于在网络中的不同主机和路由器之间传递控制信息和错误报告。它可以用于发送各种类型的消息，例如网络不可达、主机不可达、超时、回显请求和回显回答等。
        ICMP位于网络层（第3层）协议中，因为它与IP协议紧密相关，并且被用于在IP网络中传递控制信息。

2.TCP和UDP的区别？

        TCP（Transmission Control Protocol）和UDP（User Datagram Protocol）都是在网络通信中常用的传输层协议，它们有以下几个主要的区别：
1. 连接性：TCP是一种面向连接的协议，它在数据传输之前需要先建立连接，然后进行数据传输，最后释放连接。而UDP是一种无连接的协议，数据包可以直接发送，不需要建立连接和释放连接。
2. 可靠性：TCP提供可靠的数据传输，通过使用序列号、确认应答和重传机制，确保数据能够按序到达目的地，且不丢失、不重复。而UDP不提供可靠性，数据包可能会丢失、重复或者乱序。
3. 速度：由于TCP的可靠性机制较为复杂，包括确认应答和重传等，因此TCP的传输速度相对较慢。而UDP没有这些机制，传输速度较快。
4. 数据量和包结构：TCP将数据分割为多个数据包，每个数据包的大小取决于网络的最大传输单元（MTU）。而UDP将数据封装为独立的数据包，每个包的大小有限制，通常不超过64KB。
5. 应用场景：TCP适用于对数据可靠性要求较高的应用，如文件传输、网页浏览和电子邮件等。UDP适用于对实时性要求较高的应用，如音频、视频流传输和在线游戏等。

3.网络协议三个核心要素是什么？各有什么作用？

网络协议的三个核心要素是：语法、语义和时序。
1. 语法：语法定义了数据在网络中的传输格式和结构。它规定了数据包的组成部分、数据的编码方式以及数据包的封装和解封装规则。通过语法，协议规定了数据在网络中如何传输和解释。
2. 语义：语义定义了数据的含义和操作。它规定了数据包中各个字段的意义和用途，以及数据的处理规则和操作方式。通过语义，协议规定了数据的解释和使用方式，确保数据在网络中的正确处理和传递。
3. 时序：时序定义了数据在网络中的顺序和时机。它规定了数据包的发送和接收顺序，以及各个操作的时机和顺序。通过时序，协议确保数据的正确性和可靠性，保证数据的有序传输和正确处理。
        这三个核心要素共同构成了一个完整的网络协议，确保了数据的正确传输和处理。语法定义了数据的格式和封装规则，语义定义了数据的含义和操作规则，时序定义了数据的顺序和时机。通过协议的定义和实现，网络中的设备和应用程序可以根据共同遵守的协议规则进行数据交换和通信。

4.什么是网络延时？什么是完整性约束？

        网络延迟是指数据从发送方到接收方经过网络传输所需要的时间。它由多个因素决定，包括数据包在网络中传播的时间、路由器和交换机的处理时间、网络拥塞导致的排队延迟等。网络延迟通常以毫秒（ms）为单位进行衡量，较小的延迟表示数据传输速度较快，较大的延迟则表示数据传输速度较慢。
        完整性约束是指在网络通信中保证数据的完整性。它确保数据在传输过程中不被篡改、丢失或重复。完整性约束通过使用各种技术和机制来实现，如校验和、序列号、确认应答等。校验和用于检测数据是否被篡改，序列号用于确保数据的按序到达，确认应答用于确认数据的接收情况并进行重传。通过完整性约束，通信双方可以确保数据在传输过程中的完整性和正确性。
        完整性约束对于网络通信的可靠性和安全性非常重要。它可以防止数据的篡改和丢失，确保数据的准确传递。在一些对数据完整性要求较高的应用场景中，如金融交易、数据传输等，完整性约束是必不可少的。

5.点对点和端对端定义？具体有哪些区别？

        点对点（Point-to-Point）通常是指两个节点之间建立的直接连接，数据可以直接传输。这种连接可以是物理上的直接连接，也可以是逻辑上的直连。点对点通信通常涉及两个特定的节点，一个作为发送方，另一个作为接收方。
        端对端（End-to-End）通常是指在一个网络中的两个或多个终端设备之间进行的通信。在端对端通信中，数据经过多个网络节点（如路由器、交换机等）传输，从发送方终端设备通过网络传输到接收方终端设备。终端设备之间的通信是通过网络的整个路径完成的。
具体区别如下：
1. 点对点通信是指直接连接的两个节点之间的通信，而端对端通信是指通过网络的多个节点传输的终端设备之间的通信。
2. 点对点通信通常是通过物理连接或逻辑连接直接传输数据，而端对端通信需要经过网络中的多个节点进行中转和传输。
3. 点对点通信通常是在两个特定的节点之间进行的，而端对端通信涉及多个终端设备之间的通信。
4. 点对点通信更适合直接的、一对一的通信，而端对端通信更适合在复杂的网络环境下进行数据传输和通信。
        总的来说，点对点通信更注重直接连接和传输效率，而端对端通信更注重网络中的多个节点之间的传输和整个通信路径的可靠性

6.网络时延由哪几个部分组成？各产生于何处？

网络时延通常由以下几个部分组成：
1. 传输时延（Transmission Delay）：数据从发送方传输到接收方所需要的时间。它主要取决于数据的大小和传输速率。传输时延产生于发送方和接收方之间的传输介质，如电缆、光纤等。
2. 传播时延（Propagation Delay）：数据在传输介质中传播所需要的时间。它取决于传输介质的物理特性，如信号传播速度。传播时延产生于数据在传输介质中的传播过程中。
3. 处理时延（Processing Delay）：数据在网络设备（如路由器、交换机）上进行处理所需要的时间。它包括对数据包的解析、转发、路由选择等操作。处理时延产生于网络设备上对数据包的处理过程中。
4. 排队时延（Queuing Delay）：数据在网络设备的输入队列中等待处理的时间。它取决于网络设备的负载情况和排队算法。排队时延产生于网络设备的输入队列中。
5. 重传时延（Retransmission Delay）：由于数据包丢失或错误导致的重传所需要的时间。它取决于网络的可靠性和重传机制。重传时延产生于数据包需要被重新发送的情况下。
        这些时延产生于不同的地方，传输时延、传播时延和排队时延主要产生于传输介质和网络设备中，处理时延产生于网络设备的处理过程中，而重传时延则是在数据包丢失或错误时产生。不同的时延对网络的传输速度、时效性和可靠性都有影响，因此在网络设计和优化中都需要考虑这些时延的影响。

7.TCP\IP网络协议的核心是什么？如何引出“everything over IP over everything”？

        TCP/IP网络协议的核心是互联网协议（Internet Protocol，IP）。IP是一种网络层协议，它负责将数据包从源主机传输到目标主机，通过分组交换的方式实现数据的传输和路由选择。
        "everything over IP over everything"是指现代网络的趋势，即将所有的通信和数据传输都基于IP协议进行。这一趋势的核心思想是将不同类型的通信（如语音、视频、数据等）都封装在IP数据包中，然后通过IP网络进行传输。这样可以实现统一的网络架构和管理，简化网络设备和应用的部署和配置，提升网络的灵活性和可扩展性。
具体来说，"everything over IP over everything"意味着：
1. 所有类型的通信（如语音、视频、数据等）都使用IP进行封装和传输，无论是在局域网还是广域网中。
2. 所有的网络设备（如路由器、交换机等）都要支持IP协议，作为网络的核心协议进行数据的转发和路由选择。同时，网络设备也可以提供其他协议的支持，但都要基于IP进行封装和传输。
3. 所有的应用程序都要基于IP协议进行通信，无论是在本地网络还是互联网中。应用程序可以使用各种协议（如HTTP、FTP、SMTP等），但这些协议都要在IP数据包中进行封装和传输。
        "everything over IP over everything"的实现可以使得不同类型的通信和应用都能够在统一的网络环境中进行交互，提升网络的整体性能和扩展性。同时，这种基于IP的统一网络架构也为新兴的应用和服务（如物联网、云计算等）提供了良好的基础。

8.ARP地址解析协议的工作原理？

        ARP（Address Resolution Protocol）是一种用于将IP地址映射到物理MAC地址的网络协议，它的工作原理如下：
1. 当一台主机（发送方）要发送数据包给另一台主机（目标方）时，它首先会检查本地的ARP缓存表（ARP Cache）中是否有目标方的IP地址对应的MAC地址。如果有，则直接将数据包封装成以目标方MAC地址为目标的帧发送出去。
2. 如果ARP缓存表中没有目标方的IP地址对应的MAC地址，则发送方会在本地网络中广播一个ARP请求（ARP Request）数据包，其中包含发送方的IP地址和MAC地址，以及目标方的IP地址。该广播数据包会被本地网络中所有的主机接收到。
3. 接收到ARP请求的主机会检查自己的ARP缓存表，如果发现自己的IP地址与ARP请求中的目标IP地址匹配，则该主机会回复一个ARP应答（ARP Reply）数据包，其中包含自己的IP地址和MAC地址。
4. 发送方收到ARP应答后，将目标方的IP地址和MAC地址添加到自己的ARP缓存表中，并将数据包封装成以目标方MAC地址为目标的帧发送出去。
5. 目标方收到数据包后，进行相应的处理。
        需要注意的是，ARP仅在局域网内部使用，因为它是基于MAC地址的。在跨越多个网络的情况下，需要使用其他协议（如ARP的扩展协议Proxy ARP或者ARP的替代协议NDP）来实现地址解析。此外，ARP缓存表中的条目会有一定的生存时间，在超过生存时间后，会被自动移除，需要重新进行地址解析。

9.DNS域名服务系统工作原理？

        DNS（Domain Name System）是一种用于将域名映射到对应IP地址的分布式命名系统，它的工作原理如下：
1. 用户在浏览器中输入一个域名，比如www.example.com。
2. 操作系统的DNS解析器接收到域名，并检查本地的DNS缓存，如果已经有该域名对应的IP地址，则直接返回结果给应用程序。
3. 如果本地DNS缓存中没有该域名对应的IP地址，操作系统的DNS解析器会向本地配置的首选DNS服务器发起查询请求。
4. 首选DNS服务器收到查询请求后，会先检查自己的DNS缓存，如果有对应的IP地址，则直接返回结果给操作系统的DNS解析器。
5. 如果首选DNS服务器的DNS缓存中没有该域名对应的IP地址，它会根据域名的层次结构从右向左进行迭代查询，向根域名服务器发送查询请求。
6. 根域名服务器收到查询请求后，根据域名的顶级域名（如.com、.org等）指引首选DNS服务器查询下一级的顶级域名服务器。
7. 首选DNS服务器再向顶级域名服务器发起查询请求，顶级域名服务器会根据次级域名（如example.com）指引首选DNS服务器查询下一级的域名服务器。
8. 这个过程会一直迭代下去，直到遇到权威域名服务器，它是负责管理特定域名的域名服务器。
9. 权威域名服务器收到查询请求后，会返回对应域名的IP地址给首选DNS服务器。
10. 首选DNS服务器收到IP地址后，会将其保存在自己的DNS缓存中，并将结果返回给操作系统的DNS解析器。
11. 操作系统的DNS解析器收到IP地址后，会将其保存在本地的DNS缓存中，并将结果返回给应用程序。
12. 应用程序收到IP地址后，可以使用该地址与对应的服务器进行通信。
        需要注意的是，DNS系统是分布式的，由多个层级的域名服务器组成。查询过程中的缓存机制可以提高查询效率，并减轻DNS服务器的负载压力。同时，DNS还支持其他类型的查询，如反向查找（根据IP地址查找域名）、MX记录查询（查找邮件服务器）、TXT记录查询（查找域名的文本信息）等。

10.什么是子网掩码？如何计算子网掩码？

        子网掩码（subnet mask）是用于划分IP地址的网络部分和主机部分的掩码。它与IP地址一起使用，用于确定哪些位是网络部分，哪些位是主机部分。
        子网掩码由32位二进制数表示，通常以"255.255.255.0"的形式呈现。其中的"1"表示网络部分，"0"表示主机部分。子网掩码中连续的"1"位数决定了网络部分的长度。
        计算子网掩码的方法取决于所需的子网划分方案。一般而言，以下是常用的计算子网掩码的方法：
1. 确定所需的子网数量：根据网络规划的需求，确定需要划分的子网数量。
2. 根据子网数量确定所需的主机位数：根据子网数量，确定需要多少位来表示主机部分。这可以通过计算子网数量的对数，然后向上取整得到所需的主机位数。
3. 确定子网掩码的二进制形式：在子网掩码中，从左到右，对应网络位的位置上的位为"1"，对应主机位的位置上的位为"0"。
        举个例子，假设我们有一个IP地址段为192.168.0.0/24，要将其划分为4个子网。我们可以按照以下步骤计算子网掩码：
1. 确定所需的子网数量为4。
2. 子网数量4可以通过对数计算得到2的2次方等于4，所以我们需要2位来表示主机部分。
3. 子网掩码的二进制形式为11111111.11111111.11111111.11000000，或者255.255.255.192。
        这样就得到了每个子网的子网掩码，可以使用这些子网掩码来划分IP地址段，并确定每个子网的网络部分和主机部分。