计算机网络八股文

admin2024-07-03  16

计算机网络体系架构?

  • OSI结构:理论上的
    • 7应用层:定义了应用进程间通信和交互的规则,常见协议有HTTP、SFTP、DNS、WebSocket
    • 6表示层:数据的表示、安全、压缩。确保一个系统的应用层所发消息能被另一个系统的应用层读取。GIF、JEPG
    • 5会话层:建立、管理、终止会话,是用户应用程序和网络之间的接口。RPC、SQL
    • 4传输层:提供源端和目的端之间提供可靠的透明数据传输,传输层协议为不同主机上运行的进程提供了逻辑通信。TCP、UDP、SSH
    • 3网络层:将网络地址翻译成对应的物理地址,实现不同网络之间的路径选择,寻址,路由。ICMP、IGMP、IP等
    • 2数据链路层:在物理层提供比特流服务的基础上、建立像零件点之间的数据链路。
    • 1物理层:建立、维护、断开物理连接。
  • TCP/IP结构:实际上的 应用 传输 网络 链路层
  • 五层结构:为了介绍原理而折中的,在这个基础上层层包装层层拆包

DNS的迭代查询和递归查询?

递归查询举例:

客户端想要解析 www.example.com 的IP地址,发送请求到本地DNS解析器:

  1. 本地解析器查询根DNS服务器。

  2. 根DNS服务器返回 .com TLD服务器地址。

  3. 本地解析器查询 .com TLD服务器。

  4. .com TLD服务器返回 example.com 的权威DNS服务器地址。

  5. 本地解析器查询 example.com 的权威DNS服务器。

  6. 权威DNS服务器返回 www.example.com 的IP地址。

  7. 本地解析器将IP地址返回给客户端。

迭代查询举例:

客户端想要解析 www.example.com 的IP地址,依次查询各个DNS服务器:

  1. 客户端查询本地DNS解析器。

  2. 本地解析器查询根DNS服务器。

  3. 根DNS服务器返回 .com TLD服务器地址。

  4. 本地解析器将 .com TLD服务器地址返回给客户端。

  5. 客户端查询 .com TLD服务器。

  6. .com TLD服务器返回 example.com 的权威DNS服务器地址。

  7. 客户端查询 example.com 的权威DNS服务器。

  8. 权威DNS服务器返回 www.example.com 的IP地址。

  9. 客户端获取到IP地址。

结论

递归查询和迭代查询是DNS查询的两种方式,各有优缺点。递归查询对客户端友好,但增加了DNS解析器的负担;迭代查询对解析器负担小,但增加了客户端的复杂性。实际应用中,客户端通常会使用递归查询,通过本地DNS解析器处理大部分的查询过程。

DNS解析过程?

计算机网络八股文,第1张

常见端口:

  • 21:FTP
  • 22:SSH
  • 53:DNS解析
  • 80:HTTP
  • 443:HTTPS
  • 1080:sockets
  • 3306:mysql

常见状态码:

  • 1XX:临时的响应,客户端应继续请求。
  • 2XX:请求已成功被服务器接收。
  • 3XX:用来重定向。
  • 4XX:请求可能出错。
  • 5XX:服务器在尝试处理请求时发生了错误。
  • 计算机网络八股文,第2张
  • 404:表示客户端(如浏览器)请求的资源在服务器上不存在

GET和POST的区别?

  • 传参方式不同,一个在URL一个在请求体
  • 幂等性
  • GET大部分都被CDN缓存起来了

HTTP报文结构?

  • 请求报文:
    • 报文首部
      • 请求行
      • 请求首部字段
      • 通用首部字段
      • 实体首部字段
    • GET /index.html HTTP/1.1
      Host: www.javabetter.cn
      Accept: text/html
      User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/58.0.3029.110 Safari/537.3
      
    • 报文主体
  • 响应报文
    • 报文首部
      • 状态行
      • 响应首部字段
      • 通用首部字段
      • 实体首部字段
    • HTTP/1.0 200 OK
      Content-Type: text/plain
      Content-Length: 137582
      Expires: Thu, 05 Dec 1997 16:00:00 GMT
      Last-Modified: Wed, 5 August 1996 15:55:28 GMT
      Server: Apache 0.84
      <html>
        <body>沉默王二很天真</body>
      </html>
      
    • 报文主体

URI 和 URL 有什么区别?

  • URI,统一资源标识符(Uniform Resource Identifier, URI)
  • URL,统一资源定位符(Uniform Resource Location),它是 URI 的一种子集,主要作用是提供资源的路径。

HTTP 1-3的区别?

  • 1.0
    • 无状态协议
    • 非持久连接,可设置Connection:keep-alive强制开启长连接
  • 1.1:
    • 持久连接
    • 支持在前一个响应到达之前发送下一个
  • 队头阻塞问题:如果第一个响应阻塞了,那么即使后面的响应准备好了也发不出去
  • 2.0:
    • 采用二进制协议,所以grpc基于2.0的话传递的时候是通过byteArray实现的,以前的是文本
    • 多路复用,一个TCP连接上进行多个HTTP请求或者相应,多个请求分解成独立的帧,交错发送,减轻了HTTP 1.x的队头阻塞问题,还是依赖顺序的
    • 头部压缩,减少带宽消耗,表示层实现gzip压缩
  • 3.0:
    • 3.0 基于 QUIC 协议,Quick UDP Connections
    • 真正实现了不同的流之间独立传输,2.0仍然需要保证顺序
    • 在传输过程就完成了TLS三次握手

HTTP长连接相关参数:

  • keep-alive
  • keep-alive timeout
  • TCP中也有三个参数,闲置多久之后就会间隔一个时间发送侦测包,发生这么多次没有响应就断开连接

HTTP和HTTPS

  • 在HTTP的基础上加入了SSL(安全套接字)/TLS(传输层安全)协议,确保传输过程是加密的。
  • 解决了什么问题:
    • 安全问题
    • 计算机网络八股文,第3张
    • TLS握手:
      • 客户端相服务器发送ClientHello消息,包括支持的TLS版本、随机数等等
      • 服务器回应ServerHello,选择一个客户端提议的版本,并发送数字证书
      • 客户端验证证书的合法性,生成一个对话密钥通过公钥加密后发送给服务器
      • 服务器私钥解密得到对话密钥
      • 加密通信
    • 涉及到了对称加密和非对称加密
      • 握手阶段密钥交换就是非对称
      • 传输就是对称

TCP的流量控制:

  • 三次握手协商窗口大小,单位是字节,最大是(2^16-1)<<14有个窗口扩展选项,大概1G
  • 会约定每次最多能发多少
  • 接收方窗口
    • 计算机网络八股文,第4张
  • 发送方窗口
    • 计算机网络八股文,第5张

拥塞控制:

  • 避免出现拥堵时,发送方的数据填满整个网络
  • 发送方维护一个cwnd,发送窗口的值是cwnd和滑动窗口可以接收窗口的min,这里单位是MSS
  • 慢启动:
    • 探测网络拥堵情况,每收到一个ACK,cwnd+1,单位是MSS,呈指数递增
  • 拥塞避免:
    • 当cwnd到达慢启动阈值sshresh,进入拥塞避免
    • 每收到一个ACK,cwnd=cwnd+1/cwnd,每个RTT就是+1
  • 拥塞发生:
    • 如果是RTO超时重传

      • sshresh=cwnd/2
      • cwnd=1
      • 进去慢启动
    • 如果是快速重传
      • cwnd=cwnd/2
      • sshresh=cwnd
      • 进入快速恢复
  • 快速恢复
    • 快速恢复算法认为,还有 3 个重复 ACK 收到,说明网络也没那么糟糕,所以没有必要像 RTO 超时那么强烈。
    • cwnd和sshresh已经被更新了
    • cwnd=sshresh+3,重传重复的那几个ACK,即丢失的那几个数据包
    • 再收到重复的cwnd=cwnd+1
    • 新的的话,cwnd=sshresh,再次进入拥塞避免

TCP的超时重传机制?

  • RTO,一定时间内没收到ACK,就触发,这个时间有算法
  • 快速重传,发送的数据有序列号,保证有序计算机网络八股文,第6张

    在上图,发送⽅发出了 1,2,3,4,5 份数据:

  • 第⼀份 Seq1 先送到了,于是就 Ack 回 2;
  • 结果 Seq2 因为某些原因没收到,Seq3 到达了,于是还是 Ack 回 2;
  • 后⾯的 Seq4 和 Seq5 都到了,但还是 Ack 回 2,因为 Seq2 还是没有收到;
  • 发送端收到了三个 Ack = 2 的确认,知道了 Seq2 还没有收到,就会在定时器过期之前,重传丢失的 Seq2
  • 最后,收到了 Seq2,此时因为 Seq3,Seq4,Seq5 都收到了,于是 Ack 回 6 。
  • SACK,带确认的,ACK是说从左往右第一个开始没数据的空白计算机网络八股文,第7张
  • D-SACK:告诉发送方哪些报文重复接收了,比如ACK没有到达,发送方重传了计算机网络八股文,第8张
  • ACK(Acknowledgment)号在TCP中代表的是接收方期望从发送方接收到的下一个字节的序列号。
  • SACK一个代表在快速重传的时候接收到了哪些
  • 一个代表了重复接收了哪些,在发送方没有收到ACK的情况重发的情况下

TCP和UDP的区别?

  • 可靠性:校验和、序列号、ack,RTO,快速等等
  • 传输形式(前者字节流,后者数据段保温)
  • 传输效率:UDP不确认,不重传,没有超时,没有序列号,没有流量控制和拥塞控制,但是QUIC实现了
  • 所需资源
  • 首部字节20-60,UDP8个
  • 面向连接

IP协议的定义和作用?

  • 定义数据包的格式和处理规则
  • 作用:
    • 寻址
    • 路由
    • 分片和重组

ICMP协议的功能?

  • 面向无连接的协议,用于传输出错报告控制信息
  • 包括报告错误、状态信息等
  • 当遇到IP无法访问,会自动发送ICMP

ping的原理?

  • 一个网络工具,主要用来测试网络连接的可达性和延迟。
  • Ping 的过程主要基于 ICMP(Internet Control Message Protocol,互联网控制消息协议)实现,其基本过程包括:

    ①、当执行 Ping 命令,如ping javabetter.cn,Ping 首先解析域名获取 IP 地址,然后向目标 IP 发送一个 ICMP Echo Request 消息。

    ②、当目标 IP 收到 ICMP Echo Request 消息后,它会生成一个 ICMP Echo Reply 消息并返回,即 Ping 响应消息。

    ③、发起 Ping 命令的设备接收到 ICMP Echo Reply 消息后,计算并显示从发送 Echo Request 到接收到 Echo Reply 的时间(通常称为往返时间 RTT,Round-Trip Time),以及可能的丢包情况。

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