TCP/IP面试题

1.OSI七层模型与TCP/IP四层模型

OSI七层模型 描述 TCP/IP四层模型 协议
应用层 为应用程序提供服务的,使各个应用程序能够访问网络 应用层 HTTP、TFTP, FTP, NFS, WAIS、SMTP
表示层 主要负责数据格式的转换,确保一个系统的应用层发送的消息可以被另一个系统的应用层读取,编码转换,数据解析 Telnet, Rlogin, SNMP, Gopher
会话层 保证在不同的机器上正确地建立连接、断开连接的过程 SMTP, DNS
传输层 实现两个用户进程间端到端的可靠通信,处理数据包的错误等传输问题。 传输层 TCP, UDP
网络层 进行逻辑地址寻址,实现不同网络之间的路径选择,IP就在网络层 网络层 IP, ICMP, ARP, RARP, AKP, UUCP
数据链路层 物理地址(MAC地址),网络设备的唯一身份标识。建立逻辑连接、进行硬件地址寻址,相邻的两个设备间的互相通信 网络接口层 FDDI, Ethernet, Arpanet, PDN, SLIP, PPP
物理层 物理介质传输媒介(网线或者是无线),在不同设备中传输比特,将0/1信号与电信号或者光信号互相转化 IEEE 802.1A, IEEE 802.2到IEEE 802

2.HTTP、TCP、IP协议基本定义

HTTP(HyperText Transport Protocol):超文本传输协议,它用于传送WWW方式的数据,HTTP协议采用了请求/响应模型。
TCP(Transmission Control Protocol):传输控制协议,是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。
UDP(User Datagram Protocol):用户数据报协议,效率高,可靠性差,无连接的
IP(Internet Protocol):为计算机网络相互连接进行通信而设计.IP地址=网络地址+主机地址或 IP地址=网络地址+子网地址+主机地址

3.TCP与UDP的区别

1.TCP是传输控制协议,提供的是面向连接的,可靠地字节流服务。实际数据传输之前服务器和客户端要进行三次握手,会话结束后结束连接。UDP是用户数据报协议,是无连接的。因为无连接,而且没有超时重发机制,所以UDP传输速度很快。主要用于视频传输(但其实现在各大视频商都是用HTTP协议,而HTTP是基于TCP),实时视频。
2.TCP保证数据按序到达,提供流量控制和拥塞控制,在网络拥堵的时候会减慢发送字节数,而UDP不管网络是否拥堵。
3.TCP是连接的,所以服务是一对一服务,而UDP可以1对1,也可以1对多(多播),也可以多对多。

4.HTTP与HTTPS的什么区别

HTTP协议传输的数据都是未加密的,也就是明文的,因此使用HTTP协议传输隐私信息非常不安全,为了保证这些隐私数据能加密传输,于是网景公司设计了SSL(Secure Sockets Layer)协议用于对HTTP协议传输的数据进行加密,从而就诞生了HTTPS。
简单来说,HTTPS协议是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议,要比http协议安全。
HTTPS和HTTP的区别主要如下:
1、https协议需要到ca申请证书,一般免费证书较少,因而需要一定费用。
2、http是超文本传输协议,信息是明文传输,https则是具有安全性的ssl加密传输协议。
3、http和https使用的是完全不同的连接方式,用的端口也不一样,前者是80,后者是443。
4、http的连接很简单,是无状态的;HTTPS协议是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议,比http协议安全。

5.tcp三次握手四次挥手

ACK(acknowledgement 确认)
FIN(finish结束) 
SYN(synchronous建立联机) 
MSL(Maximum Segment Lifetime最大报文段存活时间/往返时间)

TCP三次握手:
所谓三次握手,是指建立一个TCP连接时,需要客户端和服务器总共发送3个包。
三次握手的目的是连接服务器指定端口,建立TCP连接,并同步连接双方的序列号和确认号并交换 TCP 窗口大小信息.在socket编程中,客户端执行connect()时。将触发三次握手。
(1) 第一次握手:建立连接时,客户端A发送SYN包(SYN=j)到服务器B,并进入SYN_SEND状态,等待服务器B确认。
(2) 第二次握手:服务器B收到SYN包,必须确认客户A的SYN(ACK=j+1),同时自己也发送一个SYN包(SYN=k),即SYN+ACK包,此时服务器B进入SYN_RECV状态。
(3) 第三次握手:客户端A收到服务器B的SYN+ACK包,向服务器B发送确认包ACK(ACK=k+1),此包发送完毕,客户端A和服务器B进入ESTABLISHED状态,完成三次握手。
TCP 四次挥手:
TCP的连接的拆除需要发送四个包,因此称为四次挥手。客户端或服务器均可主动发起挥手动作,在socket编程中,任何一方执行close()操作即可产生挥手操作。
TCP连接是全双工的,因此每个方向都必须单独进行关闭。这原则是当一方完成它的数据发送任务后就能发送一个FIN来终止这个方向的连接。收到一个 FIN只意味着这一方向上没有数据流动,一个TCP连接在收到一个FIN后仍能发送数据。首先进行关闭的一方将执行主动关闭,而另一方执行被动关闭。
(1) TCP客户端发送一个FIN,用来关闭客户到服务器的数据传送。
(2) 服务器收到这个FIN,它发回一个ACK,确认序号为收到的序号加1。和SYN一样,一个FIN将占用一个序号。
(3) 服务器关闭客户端的连接,发送一个FIN给客户端。
(4) 客户端发回ACK报文确认,并将确认序号设置为收到序号加1

  TIME_WAIT状态持续时间及原因:
  持续时间为2MSL,一个数据包在网络中的最长生存时间为MSL。
  为了保证可靠的断开TCP的双向连接,确保足够的时间让对方收到ACK包。若客户端回复的ACK丢失,server会在超时时间到来时,重传最后一个fin包,处于TIME_WAIT状态的client可以继续回复Fin包,发送ACK。

6.为什么连接的时候是三次握手,关闭的时候却是四次握手

因为当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后,可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的,SYN报文是用来同步的。
但是关闭连接时,当Server端收到FIN报文时,很可能并不会立即关闭SOCKET,所以只能先回复一个ACK报文,告诉Client端,"你发的FIN报文我收到了"。只有等到我Server端所有的报文都发送完了,我才能发送FIN报文,因此不能一起发送。故需要四步握手。

7.三次握手过程中有哪些不安全性

1.伪装的IP向服务器发送一个SYN请求建立连接,然后服务器向该IP回复SYN和ACK,但是找不到该IP对应的主机,当超时时服务器收不到ACK会重复发送。当大量的攻击者请求建立连接时,服务器就会存在大量未完成三次握手的连接,服务器主机backlog被耗尽而不能响应其它连接。即SYN泛洪攻击
防范措施:降低SYN timeout时间,使得主机尽快释放半连接的占用
2.当一个主机向服务器发送SYN请求连接,服务器回复ACK和SYN后,攻击者截获ACK和SYN。然后伪装成原始主机继续与服务器进行通信。

8.常见的使用udp的例子

以qq为例的一个说明(转载自知乎)
登陆采用TCP协议和HTTP协议,你和好友之间发送消息,主要采用UDP协议,内网传文件采用了P2P技术。总来的说:
1.登陆过程,客户端client 采用TCP协议向服务器server发送信息,HTTP协议下载信息。登陆之后,会有一个TCP连接来保持在线状态。
2.和好友发消息,客户端client采用UDP协议,但是需要通过服务器转发。腾讯为了确保传输消息的可靠,采用上层协议来保证可靠传输。如果消息发送失败,客户端会提示消息发送失败,并可重新发送。
3.如果是在内网里面的两个客户端传文件,QQ采用的是P2P技术,不需要服务器中转。

9.TCP报文格式

(1)序号:Seq序号,占32位,用来标识从TCP源端向目的端发送的字节流,发起方发送数据时对此进行标记。
(2)确认序号:Ack序号,占32位,只有ACK标志位为1时,确认序号字段才有效,Ack=Seq+1。
(3)标志位:共6个,即URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN等,具体含义如下:
  (A)URG:紧急指针(urgent pointer)有效。
  (B)ACK:确认序号有效。
  (C)PSH:接收方应该尽快将这个报文交给应用层。
  (D)RST:重置连接。
  (E)SYN:发起一个新连接。
  (F)FIN:释放一个连接。

需要注意的是:
  (A)不要将确认序号Ack与标志位中的ACK搞混了。
  (B)确认方Ack=发起方Req+1,两端配对。

10.TCP拥塞控制

拥塞控制就是防止过多的数据注入到网络中,这样使得网络中的路由器或者链路不至于过载。TCP拥塞控制方法主要包括:慢开始,拥塞避免,快重传和快恢复。
慢开始:指发送方先设置cwnd=1,一次发送一个报文段,随后每经过一个传输轮次,拥塞串口cwnd就加倍,其实增长并不慢,以指数形式增长。还要设定一个慢开始门限,当cwnd>门限值,改用拥塞避免算法。
拥塞避免:拥塞避免算法使cwnd按线性规律缓慢增长。当网络发生延时,门限值减半,拥塞窗口执行慢开始算法。 快重传:当接收方收到失序的报文段,按照快重传,需要尽快发送对未收到的报文段的重复确认。
快恢复:是指当拥塞串口达到门限值,不直接开启慢启动算法,而是快恢复就是收到三个重复的确认(可看作是网络已经拥塞了),此时并不执行慢开始算法,而是执行快恢复,就是新的门限值是原来的一半,直接进入拥塞避免阶段。
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