计算机网络面试题

1.各层协议的作用，TCP/IP协议的特点

1）五层协议

· 应用层：为特定应用程序传输数据，如HTTP,DNS. 数据单位为报文。

· 运输层：为进程提供数据传输服务。运输层包括两种协议：传输控制协议TCP（面向连接、可靠，数据单位为报文段），用户数据报协议UDP（无连接、尽最大努力的数据传输服务）。TCP主要提供完整性服务，UDP主要提供即时性服务。

· 网络层：为主机提供数据传输服务。网络层把传输层传递下来的报文段或者用户数据报封装成分组。

· 数据链路层：网络层针对的还是主机之间的数据传输服务，而主机之间可以有很多链路，链路层协议就是为同一链路的主机提供数据传输服务。数据链路层把网络层传下来的分组封装成帧。

· 物理层：考虑的是怎样在传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体。物理层的作用是尽可能屏蔽传输媒体和通信手段的差异，使数据链路层感觉不到这些差异。

2）OSI模型

· 表示层：数据压缩、加密

· 会话层：建立、管理会话

3）TCP/IP协议

只有四层，数据链路层和物理层合并为网络接口层。

2. 以太网特点，帧结构

以太网是一种星形、拓扑结构局域网。

以太帧格式：

· 类型：标记上层使用的协议

· 数据：长度在46-1500之间，如果太短需要填充

· FCS：帧检验序列，使用的是CRC检验方法

3.集线器、交换机、路由器的作用

1）集线器

应用在物理层。将多条以太网双绞线或光纤集合连接在同一物理介质下的设备。

2）交换机

应用在数据链路层。是一种用于电信号转发的网络设备，可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路，把传输的信息送到符合要求的路由上。

3）路由器

发生在网络层。连接因特网中各局域网、广域网的设备。在路由器中记录着路由表，会根据信道的情况自动选择和设定路由和最佳路径。

4.IP数据报常见字段的作用

版本 : 有 4（IPv4）和 6（IPv6）两个值；
首部长度 : 占 4 位，因此最大值为 15。值为 1 表示的是 1 个 32 位字的长度，也就是 4 字节。因为固定部分长度为 20 字节，因此该值最小为 5。如果可选字段的长度不是 4 字节的整数倍，就用尾部的填充部分来填充。
区分服务 : 用来获得更好的服务，一般情况下不使用。
总长度 : 包括首部长度和数据部分长度。
生存时间：TTL，它的存在是为了防止无法交付的数据报在互联网中不断兜圈子。以路由器跳数为单位，当 TTL 为 0 时就丢弃数据报。
协议：指出携带的数据应该上交给哪个协议进行处理，例如 ICMP、TCP、UDP 等。
首部检验和：因为数据报每经过一个路由器，都要重新计算检验和，因此检验和不包含数据部分可以减少计算的工作量。
标识 : 在数据报长度过长从而发生分片的情况下，相同数据报的不同分片具有相同的标识符。
片偏移 : 和标识符一起，用于发生分片的情况。片偏移的单位为 8 字节。

5.ARP协议

ARP协议实现由IP地址得到MAC地址

每个主机都有一个 ARP 高速缓存，里面有本局域网上的各主机和路由器的 IP 地址到 MAC 地址的映射表。

如果主机 A 知道主机 B 的 IP 地址，但是 ARP 高速缓存中没有该 IP 地址到 MAC 地址的映射，此时主机 A 通过广播的方式发送 ARP 请求分组，主机 B 收到该请求后会发送 ARP 响应分组给主机 A 告知其 MAC 地址，随后主机 A 向其高速缓存中写入主机 B 的 IP 地址到 MAC 地址的映射。

6.ICMP报文种类及作用。Ping和Traceroute的具体原理

1）ICMP报文种类

ICMP 是为了更有效地转发 IP 数据报和提高交付成功的机会。分为差错报文和询问报文

2）Ping

Ping 是 ICMP 的一个重要应用，主要用来测试两台主机之间的连通性。

Ping 的原理是通过向目的主机发送 ICMP Echo 请求报文，目的主机收到之后会发送 Echo 回答报文。Ping 会根据时间和成功响应的次数估算出数据包往返时间以及丢包率。

3）Traceroute

Traceroute 是 ICMP 的另一个应用，用来跟踪一个分组从源点到终点的路径。

Traceroute 发送的 IP 数据报封装的是无法交付的 UDP 用户数据报，并由目的主机发送终点不可达差错报告报文。

源主机向目的主机发送一连串的 IP 数据报。第一个数据报 P1 的生存时间 TTL 设置为 1，当 P1 到达路径上的第一个路由器 R1 时，R1 收下它并把 TTL 减 1，此时 TTL 等于 0，R1 就把 P1 丢弃，并向源主机发送一个 ICMP 时间超过差错报告报文；
源主机接着发送第二个数据报 P2，并把 TTL 设置为 2。P2 先到达 R1，R1 收下后把 TTL 减 1 再转发给 R2，R2 收下后也把 TTL 减 1，由于此时 TTL 等于 0，R2 就丢弃 P2，并向源主机发送一个 ICMP 时间超过差错报文。
不断执行这样的步骤，直到最后一个数据报刚刚到达目的主机，主机不转发数据报，也不把 TTL 值减 1。但是因为数据报封装的是无法交付的 UDP，因此目的主机要向源主机发送 ICMP 终点不可达差错报告报文。
之后源主机知道了到达目的主机所经过的路由器 IP 地址以及到达每个路由器的往返时间。

7. TCP和UDP比较

用户数据报协议 UDP（User Datagram Protocol）是无连接的，尽最大可能交付，没有拥塞控制，面向报文（对于应用程序传下来的报文不合并也不拆分，只是添加 UDP 首部），支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信。
传输控制协议 TCP（Transmission Control Protocol）是面向连接的，提供可靠交付，有流量控制，拥塞控制，提供全双工通信，面向字节流（把应用层传下来的报文看成字节流，把字节流组织成大小不等的数据块），每一条 TCP 连接只能是点对点的（一对一）。

8.三次握手和四次挥手的具体过程

1）三次握手