计算机网络之面试常考
整理一下计算机网络部分的面试常考点，參考书籍：《计算机网络》第五版 谢希仁的那本，希望对大家有所帮助
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。
每一层的协议例如以下：
物理层：RJ45、CLOCK、IEEE802.3 （中继器，集线器，网关）
数据链路：PPP、FR、HDLC、VLAN、MAC （网桥。交换机）
网络层：IP、ICMP、ARP、RARP、OSPF、IPX、RIP、IGRP、 （路由器）
传输层：TCP、UDP、SPX
会话层：NFS、SQL、NETBIOS、RPC
表示层：JPEG、MPEG、ASII
应用层：FTP、DNS、Telnet、SMTP、HTTP、WWW、NFS
每一层的作用例如以下：
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：同意訪问OSI环境的手段（应用协议数据单元APDU）
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）；
10.0.0.0—10.255.255.255。 172.16.0.0—172.31.255.255， 192.168.0.0—192.168.255.255。（Internet上保留地址用于内部）
IP地址与子网掩码相与得到主机号
ARP是地址解析协议。简单语言解释一下工作原理。
1：首先。每一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地址之间的相应关系。
2：当源主机要发送数据时，首先检查ARP列表中是否有相应IP地址的目的主机的MAC地址，假设有，则直接发送数据，假设没有，就向本网段的全部主机发送ARP数据包。该数据包包含的内容有：源主机IP地址，源主机MAC地址。目的主机的IP 地址。
3：当本网络的全部主机收到该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，假设不是，则忽略该数据包，假设是。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，假设已经存在。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。假设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。
各种协议
ICMP协议：因特网控制报文协议。
它是TCP/IP协议族的一个子协议。用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。
TFTP协议：是TCP/IP协议族中的一个用来在客户机与server之间进行简单文件传输的协议。提供不复杂、开销不大的文件传输服务。
HTTP协议：超文本传输协议。是一个属于应用层的面向对象的协议。因为其简捷、高速的方式，适用于分布式超媒体信息系统。
DHCP协议：动态主机配置协议，是一种让系统得以连接到网络上，并获取所须要的配置參数手段。
NAT协议：网络地址转换属接入广域网(WAN)技术，是一种将私有（保留）地址转化为合法IP地址的转换技术，
DHCP协议：一个局域网的网络协议。使用UDP协议工作。用途：给内部网络或网络服务供应商自己主动分配IP地址，给用户或者内部网络管理员作为对全部计算机作中央管理的手段。
描写叙述：RARP
RARP是逆地址解析协议，作用是完毕硬件地址到IP地址的映射，主要用于无盘工作站，由于给无盘工作站配置的IP地址不能保存。工作流程：在网络中配置一台RARPserver，里面保存着IP地址和MAC地址的映射关系，当无盘工作站启动后，就封装一个RARP数据包，里面有其MAC地址。然后广播到网络上去，当server收到请求包后。就查找相应的MAC地址的IP地址装入响应报文中发回给请求者。由于须要广播请求报文，因此RARP仅仅能用于具有广播能力的网络。
TCP三次握手和四次挥手的全过程
三次握手：
第一次握手：client发送syn包(syn=x)到server，并进入SYN_SEND状态。等待server确认；
第二次握手：server收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=x+1）。同一时候自己也发送一个SYN包（syn=y），即SYN+ACK包，此时server进入SYN_RECV状态。
第三次握手：client收到server的SYN＋ACK包。向server发送确认包ACK(ack=y+1)。此包发送完毕，client和server进入ESTABLISHED状态，完毕三次握手。
握手过程中传送的包里不包括数据。三次握手完成后，client与server才正式開始传送数据。理想状态下。TCP连接一旦建立。在通信两方中的不论什么一方主动关闭连接之前，TCP 连接都将被一直保持下去。
四次握手
与建立连接的“三次握手”类似，断开一个TCP连接则须要“四次握手”。
第一次挥手：主动关闭方发送一个FIN，用来关闭主动方到被动关闭方的数据传送。也就是主动关闭方告诉被动关闭方：我已经不 会再给你发数据了(当然，在fin包之前发送出去的数据，假设没有收到相应的ack确认报文，主动关闭方依旧会重发这些数据)。可是，此时主动关闭方还可 以接受数据。
第二次挥手：被动关闭方收到FIN包后，发送一个ACK给对方。确认序号为收到序号+1（与SYN同样，一个FIN占用一个序号）。
第三次挥手：被动关闭方发送一个FIN。用来关闭被动关闭方到主动关闭方的数据传送。也就是告诉主动关闭方。我的数据也发送完了，不会再给你发数据了。
第四次挥手：主动关闭方收到FIN后，发送一个ACK给被动关闭方，确认序号为收到序号+1，至此，完毕四次挥手。
在浏览器中输入www.baidu.com后运行的所有过程
1、client浏览器通过DNS解析到www.baidu.com的IP地址220.181.27.48，通过这个IP地址找到client到server的路径。
client浏览器发起一个HTTP会话到220.161.27.48，然后通过TCP进行封装数据包，输入到网络层。
2、在client的传输层，把HTTP会话请求分成报文段。加入源和目的port。如server使用80port监听client的请求，client由系统随机选择一个port如5000，与server进行交换。server把对应的请求返回给client的5000port。然后使用IP层的IP地址查找目的端。
3、client的网络层不用关系应用层或者传输层的东西。主要做的是通过查找路由表确定怎样到达server，期间可能经过多个路由器，这些都是由路由器来完毕的工作，我不作过多的描写叙述。无非就是通过查找路由表决定通过那个路径到达server。
4、client的链路层。包通过链路层发送到路由器，通过邻居协议查找给定IP地址的MAC地址，然后发送ARP请求查找目的地址，假设得到回应后就能够使用ARP的请求应答交换的IP数据包如今就能够传输了。然后发送IP数据包到达server的地址。
TCP和UDP的差别？
TCP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。
TCP传输单位称为TCP报文段。UDP传输单位称为用户数据报。
TCP注重数据安全性，UDP传输数据快，由于不须要连接等待，少了很多操作，可是其安全性却一般。
TCP相应的协议和UDP相应的协议
TCP相应的协议：
（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port，使用23port，用户能够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。
server开放的是25号端口。
（4） POP3：它是和SMTP相应，POP3用于接收邮件。
POP3协议所用的是110端口。
（5）HTTP：是从Webserver传输超文本到本地浏览器的传送协议。
UDP相应的协议：
（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。因为网络设备非常多。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。
DNS域名系统，简单描写叙述其工作原理。
当DNS客户机须要在程序中使用名称时，它会查询DNSserver来解析该名称。客户机发送的每条查询信息包含三条信息：包含：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，port53. 该应用一般不直接为用户使用，而是为其它应用服务。如HTTP，SMTP等在当中须要完毕主机名到IP地址的转换。
面向连接和非面向连接的服务的特点是什么？
面向连接的服务，通信两方在进行通信之前，要先在两方建立起一个完整的能够彼此沟通的通道，在通信过程中，整个连接的情况一直能够被实时地监控和管理。
非面向连接的服务，不须要预先建立一个联络两个通信节点的连接。须要通信的时候，发送节点就能够往网络上发送信息，让信息自主地在网络上去传，一般在传输的过程中不再加以监控。
TCP的三次握手过程？为什么会採用三次握手，若採用二次握手能够吗？
答：建立连接的过程是利用客户server模式，如果主机A为client，主机B为server端。
（1）TCP的三次握手过程：主机A向B发送连接请求。主机B对收到的主机A的报文段进行确认。主机A再次对主机B的确认进行确认。
（2）採用三次握手是为了防止失效的连接请求报文段突然又传送到主机B，因而产生错误。失效的连接请求报文段是指：主机A发出的连接请求没有收到主机B的确认。于是经过一段时间后。主机A又又一次向主机B发送连接请求，且建立成功，顺序完毕传输数据。考虑这样一种特殊情况，主机A第一次发送的连接请求并没有丢失，而是由于网络节点导致延迟达到主机B，主机B以为是主机A又发起的新连接。于是主机B允许连接，并向主机A发回确认。可是此时主机A根本不会理会，主机B就一直在等待主机A发送数据，导致主机B的资源浪费。
（3）採用两次握手不行，原因就是上面说的实效的连接请求的特殊情况。
端口及相应的服务？
|
服务 |
port号 |
服务 |
port号 |
|
FTP |
21 |
SSH |
22 |
|
telnet |
23 |
SMTP |
25 |
|
Domain(域名server) |
53 |
HTTP |
80 |
|
POP3 |
110 |
NTP（网络时间协议） |
123 |
|
MySQL数据库服务 |
3306 |
Shell或 cmd |
514 |
|
POP-2 |
109 |
SQL Server |
1433 |
IP数据包的格式
IP数据报由首部 和数据 两部分组成。
首部由固定部分和可选部分 组成。
首部的固定部分有20 字节。可选部分的长度变化范围为1——40字节。
固定部分的字段：
|
字段名 |
位数（bit） |
字段名 |
位数 |
|
版本号 |
4 Ipv4 |
首部长度 |
4（表示的最大数为15个单位，一个单位表示4字节） |
|
服务类型 |
8 曾经非常少用 |
总长度 |
16 （首部和数据部分的总长度，因此数据报的最大长度为65535字节。即64KB。可是因为链路层的MAC都有一定的最大传输单元，因此IP数据报的长度一般都不会有理论上的那么大。假设超出了MAC的最大单元就会进行分片） |
|
标识 |
16 （同样的标识使得分片后的数据报片能正确的重装成原来的数据报） |
标志 |
3 （最低位MF=1表示后面还有分片，MF=0表示这是若干个数据报片的最后一个中间位DF=0才同意分片） |
|
片偏移 |
片偏移指出较长的分组在分片后，某片在原分组中的相对位置，都是8字节的偏移位置 |
生存时间 |
数据报在网络中的生存时间。指最多经过路由器的跳数 |
|
协议 |
8 （指出该数据报携带的数据是何种协议，以使得目的主机的IP层知道应将数据部分上交给哪个处理程序）如ICMP=1 IGMP=2 TCP=6 EGP=8 IGP=9 UDP=17 Ipv6=41 OSPF=89 |
首部校验和 |
这个部分仅仅校验首部，不包含数据部分。计算方法：将首部划分为多个16位的部分，然后每一个16位部分取反，然后计算和，再将和取反放到首部校验和。接收方收到后按相同的方法划分，取反，求和，在取反。假设结果为零，则接收。否则就丢弃 |
|
源地址 |
32 |
目的地址 |
32 |
TCP数据报的格式？
一个TCP报文段分为首部和数据两部分。首部由固定部分和选项部分组成，固定部分是20字节。TCP首部的最大长度为60。
首部固定部分字段：
|
字段名 |
字节（Byte） |
字段名 |
字节（Byte） |
|
源port |
2 |
目的port |
2 |
|
序号 |
4 |
确认号 |
4，是期望收到对方的下一个报文段的数据的第一个字节的序号 |
|
数据偏移 |
4bit 指出TCP报文段的数据起始处距离TCP报文段的起始有多远 |
保留 |
6bit |
|
紧急比特URG |
|
确认比特ACK |
仅仅有当ACK=1时。确认号字段才有效 |
|
推送比特PSH |
|
复位比特RST |
|
|
同步比特SYN |
|
终止比特FIN |
|
|
窗体 |
2 |
检验和 |
2 （包含首部和数据两部分。同一时候还要加12字节的伪首部进行校验和计算） |
|
选项 |
长度可变（范围1——40） |
|
|
TCP的12字节伪首部：
|
源IP地址（4） |
目的IP地址（4） |
0 (1) |
6(1) 代表这是TCP，IP协议中提到过 |
TCP长度（2） |
TCP数据报的格式？
用户数据报UDP由首部和数据部分组成。首部仅仅有8个字节，由4个字段组成，每一个字段都是两个字节。
|
字段名 |
字节 |
字段名 |
字节 |
|
源port |
2 |
目的port |
2 |
|
长度 |
2 |
检验和 |
2 （检验首部和数据，加12字节的伪首部） |
UDP的12字节伪首部：
|
源IP地址（4） |
目的IP地址（4） |
0 (1) |
17(1) 代表这是UDP |
UDP长度（2） |
以太网MAC帧格式？
| 前导码 | 前定界符 | 目的地址 | 源目的地址 | 长度字段 | 数据字段 | 校验字段 |
| 7B | 1B | 6B | 6B | 2B | 46-1500 | 4B |
了解交换机、路由器、网关的概念，并知道各自的用途
1）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。
交换机的全部的port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port会查找内存中的地址对比表以确定目的MAC（网卡的硬件地址）的NIC（网卡）挂接在哪个port上，通过内部 交换矩阵迅速将数据包传送到目的port。目的MAC若不存在。交换机才广播到全部的port，接收port回应后交换机会“学习”新的地址，并把它加入入内部地址表 中。
交换机工作于OSI參考模型的第二层，即数据链路层。交换机内部的CPU会在每一个port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相应的port，而不是全部的port。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。
交换机被广泛应用于二层网络交换，俗称“二层交换机”。
交换机的种类有：二层交换机、三层交换机、四层交换机、七层交换机分别工作在OSI七层模型中的第二层、第三层、第四层盒第七层。并因此而得名。
2）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。能够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，比如网际协议。
路由器的一个作用是连通不同的网络，还有一个作用是选择信息传送的线路。 路由器与交换器的区别，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)。
3）网关
网关（Gateway），网关顾名思义就是连接两个网络的设备，差别于路由器（因为历史的原因，很多有关TCP/IP 的文献以前把网络层使用的路由器（Router）称为网关，在今天非常多局域网採用都是路由来接入网络。因此如今通常指的网关就是路由器的IP），常常在家 庭中或者小型企业网络中使用，用于连接局域网和Internet。
网关也常常指把一种协议转成还有一种协议的设备。比方语音网关。
在传统TCP/IP术语中，网络设备仅仅分成两种。一种为网关（gateway），还有一种为主机（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（又称终端系统，end system）中，数据包需经过TCP/IP四层协议处理，可是在网关（又称中介系 统，intermediate system）仅仅须要到达网际层（Internet layer），决定路径之后就能够转送。
在当时。网关 （gateway）与路由器（router）还没有差别。
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，相当于传统所说的IP网关（IP gateway）。
网关是连接两个网络的设备。对于语音网关来说。他能够连接PSTN网络和以太网。这就相当于VOIP。把不同电话中的模拟信号通过网关而转换成数字信号，并且增加协议再去传输。在到了接收端的时候再通过网关还原成模拟的电话信号。最后才干在电话机上听到。
对于以太网中的网关仅仅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。他仅仅能依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仅仅是外网的IP地址相应着不同的端口，这样看来就会保护子网内的用户。
