01.30 2020年計算機網絡面試核心

傳輸層控制協議 TCP 簡介

1. 傳輸層控制協議 TCP 簡介 面向連接的，可靠的，基於字節流的傳輸層通信協議 將應用層的數據流分割成報文段併發送給目標結點的TCP層 數據包都有序號，對方收到則發送ACK確認，未收到則重傳 使用校驗和來檢驗數據在傳輸過程中是否有誤
2. 報文頭格式

TCP Flags： 1. URG：緊急指針標誌 2. ACK：確認序號標誌 3. PSH：push標誌 4. RST：重製連接標誌 5. SYN：同步序號，用於建立連接過程 6. FIN：finish標誌，用於釋放連接

TCP三次握手

“握手”是為了建立連接，TCP三次握手流程圖如下：

Question： 說說TCP的三次握手

"握手”是為了建立連接, TCP三次握手的流程圖如下: 在TCP/IP協議中，TCP協議提供可靠的連接服務，採用三次握手建立一個連接。

第一次握手:建立連接時，客戶端發送SYN包[syn=j)到服務器，並進入SYN_SEND狀態,等待服務器確認; 第二次握手:服務器收到SYN 包,必須確認客戶的SYN(ack=j+1) ,同時自己也發送一個SYN 包(syn=k) ,即SYN+ACK包，此時服務器進入SYN_ RECV狀態; 第三次握手:客戶端收到服務器的SYN+ACK包，向服務器發送確認包ACK(ack=k+1),此包發送完畢，客戶端和服務器進入

ESTABLISHED狀態，完成三次握手。

Question： 為什麼需要三次握手才能建立起連接

為了初始化Sequence Number的初始值

Question： 針對SYN Flood的防護措施

首次握手的隱患---SYN超時 ➢SYN隊列滿後,通過tcp_ syncookies參數回發SYN Cookie ➢若為正常連接則Client會回發SYN Cookie ,直接建立連接

Question：建立連接後, Client出現故障怎麼辦

保活機制 ➢向對方發送保活探測報文,如果未收到響應則繼續發送 ➢嘗試次數達到保活探測數仍未收到響應則中斷連接

談談TCP的四次揮手

“揮手”是為了終止連接，TCP四次揮手的流程圖如下：

服務器 CLOSE-WAIT：半關閉狀態，客戶端已經沒有數據發送了，但是服務器發送的數據還是可以接收到

Question：談談TCP的四次揮手

"揮手”是為了終止連接, TCP四次揮手的流程圖如下:

第一次揮手: Client發送-一個FIN,用來關閉Client到Server的數據傳送，Client 進入FIN_WAIT_1狀態; 第二次揮手: Server 收到FIN後，發送一個ACK給Client,確認序號為收到序號+1 (與SYN相同，一個FIN佔用一個序 號)，Server 進入CLOSE WAIT狀態; 第三次揮手: Server發送- -個FIN,用來關閉Server到Client的數據傳送，Server 進入LAST ACK狀態; 第四次揮手: Client 收到FIN後，Client 進入TIME_WAIT狀態，接著發送一個ACK給Server,確認序號為收到序號+1,Server進入CLOSED狀態，完成四次揮手。

Question： 為什麼會有TIME_WAIT狀態

1. 確保有足夠的時間讓對方收到ACK包
2. 避免新舊連接混淆

Question：為什麼需要四次揮手才能斷開連接

因為全雙工，發送方和接收方都需要FIN報文和ACK報文

Question：服務器出現大量CLOSE_ WAIT狀態的原因

對方關閉socket連接,我方忙於讀或寫,沒有及時關閉連接 ➢檢查代碼,特別是釋放資源的代碼 ➢檢查配置,特別是處理請求的線程配置

UDP 簡介

Question：UDP特點

1. 面向非連接
2. 不維護連接狀態,支持同時向多個客戶端傳輸相同的消息
3. 數據包報頭只有8個字節,額外開銷較小
4. 吞吐量只受限於數據生成速率、傳輸速率以及機器性能
5. 盡最大努力交付,不保證可靠交付,不需要維持複雜的鏈接狀態表
6. 面向報文，不對應用程序提交的報文信息進行拆分或者合併

Question： TCP與UDP的區別

1. 面向連接vs無連接
2. 可靠性
3. 有序性
4. 速度
5. 量級

TCP的滑動窗口

Question：RTT和RTO

➢RTT :發送一個數據包到收到對應的ACK ,所花費的時間 ➢RTO :重傳時間間隔

Question：tcp使用滑動窗口做流量控制與亂序重排的作用

1. 保證TCP的可靠性
2. 保證TCP的流控特性

window：通知發送方自己能接收的數據域

HTTP簡介

Question：超本文傳輸協議HTTP主要特點

• 支持客戶/服務器模式
• 簡單/快速
• 靈活
• 無連接
• 無狀態

Question：HTTP請求結構

【請求行，請求頭部，空行，請求正文】

Question：請求/響應的步驟

• 客戶端連接到Web服務器
• 發送HTTP請求
• 服務器接受請求並返回HTTP響應
• 釋放連接TCP連接
• 客戶端瀏覽器解析HTML內容

Question：在瀏覽器地址欄鍵入URL,按下回車之後經歷的流程

1. DNS解析
2. TCP連接
3. 發送HTTP請求
4. 服務器處理請求並返回HTTP報文
5. 瀏覽器解析渲染頁面
6. 連接結束

Question：HTTP狀態碼

➢1xx :指示信息--表示請求E接收,繼續處理 ➢2xx :成功--表示請求已被成功接收、理解、接受 ➢3xx :重定向--要完成請求必須進行更進一 步的操作 ➢4xx :客戶端錯誤--請求有語法錯誤或請求無法實現 ➢5xx :服務器端錯誤--服務器未能實現合法的請求

Question：常見狀態碼

200 OK:正常返回信息 400 Bad Request:客戶端請求有語法錯誤，不能被服務器所理解 401 Unauthorized:請求未經授權，這個狀態代碼必須和 WWW-Authenticate報頭域一起 使用 403 Forbidden:服務器收到請求，但是拒絕提供服務 404 Not Found:請求資源不存在，eg， 輸入了錯誤的URL 500 Internal Server Error:服務器發生不可預期的錯誤 503 Server Unavailable:服務器當前不能處理客戶端的請求，一段時間後可能恢復正常

Question：GET請求與POST請求的區別

從三個層面來解答 ➢Http報文層面: GET將請求信息放在URL , POST放在報文體中 ➢數據庫層面: CET符合冪等性和安全性, POST不符合 ➢其他層面: GET可以被緩存、被存儲,而POST不行

Question：Cookie和Session的區別

Cookie簡介 ➢是由服務器發給客戶端的特殊信息,以文本的形式存放在客戶端 ➢客戶端再次請求的時候,會把Cookie回發 ➢服務器接收到後,會解析Cookie生成與客戶端相對應的內容

Session簡介 ➢服務器端的機制,在服務器上保存的信息 ➢解析客戶端請求並操作session id ,按需保存狀態信息

➢Cookie數據存放在客戶的瀏覽器上, Session數據放在服務器上 Session相對於Cookie更安全 若考慮減輕服務器負擔,應當使用Cookie

HTTP與HTTPS的區別

Question：SSL(Security Sockets Layer ,安全套接層)

➢為網絡通信提供安全及數據完整性的一種安全協議 ➢是操作系統對外的API , SSL3.0後更名為TLS ➢採用身份驗證和數據加密保證網絡通信的安全和數據的完整性

Question：加密的方式

➢對稱加密:加密和解密都使用同一個密鑰 ➢非對稱加密:加密使用的密鑰和解密使用的密鑰是不相同的 ➢哈希算法:將任意長度的信息轉換為固定長度的值,算法不可逆 ➢數字簽名:證明某個消息或者文件是某人發出/認同的

Question：HTTPS數據傳輸流程

➢瀏覽器將支持的加密算法信息發送給服務器 ➢服務器選擇一套瀏覽器支持的加密算法,以證書的形式回發瀏覽器 ➢瀏覽器驗證證書合法性,並結合證書公鑰加密信息發送給服務器 ➢服務器使用私鑰解密信息,驗證哈希,加密響應消息回發瀏覽器 ➢瀏覽器解密響應消息,並對消息進行驗真,之後進行加密交互數據

Question：HTTP與HTTPS的區別

➢HTTPS需要到CA申請證書, HTTP不需要 ➢HTTPS密文傳輸, HTTP明文傳輸 ➢連接方式不同, HTTPS默認使用443端口, HTTP使用80端口 ➢HTTPS=HTTP+加密+認證+完整性保護,較HTTP安全

Question：HTTPS真的很安全嗎

那倒未必 ➢瀏覽器默認填充http:// ,請求需要進行跳轉,有被劫持的風險 ➢可以使用HSTS ( HTTP Strict Transport Security )優化

Socket簡介

Socket是對TCP/IP協議的抽象,是操作系統對外開放的接口

Socket通信流程

Question：編寫一個網絡應用程序，有客戶端與服務器端，客戶端向服務器發送-一個字符串，服務器收到該字符串後將其打印到命令行上，然後向客戶端返回該字符串的長度，最後，客戶端輸出服務器端返回的該字符串的長度，分別用TCP和UDP兩種方式去實現

<code>public class LengthCalculator extends  Thread{
    private Socket socket;

    public LengthCalculator(Socket socket){
        this.socket=socket;
    }

    @Override
    public void run(){
        try{
            OutputStream os =socket.getOutputStream();
            InputStream is =socket.getInputStream();
            int ch=0;
            byte[] buff =new byte[1024];
            ch=is.read(buff);
            String content =new String(buff,0,ch);
            System.out.println(content);
            os.write(String.valueOf(content.length()).getBytes());
            is.close();
            os.close();
            socket.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

public class TCPClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket socket =new Socket("127.0.0.1",65000);
        OutputStream os =socket.getOutputStream();
        InputStream is =socket.getInputStream();
        os.write(new String("hello world").getBytes()); 

        int ch=0;
        byte[] buff =new byte[1024];
        ch=is.read(buff);
        String content =new String(buff,0,ch);
        System.out.println(content);
        is.close();
        os.close();
        socket.close();
    }
}

public class TCPServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket ss =new ServerSocket(65000);
        while(true){
            Socket socket=ss.accept();
            new LengthCalculator(socket).start();
        }
    }
}

public class UDPClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        DatagramSocket socket =new DatagramSocket();
        byte[] buf ="hello world".getBytes();
        //將IP封裝為InetAddress對象
        InetAddress address =InetAddress.getByName("127.0.0.1");
        //將要發送數據封裝成DatagramPacket對象，填寫上ip地址與端口號
        DatagramPacket packet =new DatagramPacket(buf,buf.length,address,65001);
        socket.send(packet);

        byte[] data =new byte[100];
        //創建DatagramPacket對象來存儲服務端發送的數據
        DatagramPacket receivedPacket = new DatagramPacket(data,data.length);
        socket.receive(receivedPacket);
        //將數據取出來並打印
        String content = new String(receivedPacket.getData(),0,receivedPacket.getLength());
        System.out.println(content);
    }
}

public class UDPServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //服務端接收客戶端發送的數據報 

        DatagramSocket socket =new DatagramSocket(65001);
        //存儲從客戶端收到的內容
        byte[] buff =new byte[100];
        //接收客戶端發送的內容，並將內容封裝進DatagramPacket對象中
        DatagramPacket packet =new DatagramPacket(buff,buff.length);
        socket.receive(packet);
        //從DatagramPacket中獲取真正存儲的數據
        byte[] data =packet.getData();
        //將數據從二進制轉化為字符串形式
        String content =new String(data,0,packet.getLength());
        System.out.println(content);
        //將要發送給客戶端的數據換成二進制
        byte[] sendedContent =String.valueOf(content.length()).getBytes();
        //服務端給客戶端發送數據報
        //從DatagramPacket對象中獲取到數據的來源地址與端口號
        DatagramPacket packetToClient =new DatagramPacket(sendedContent,sendedContent.length,packet.getAddress(),packet.getPort());
        socket.send(packetToClient);
    }
}/<code>

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