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Zhou You

于 2025-04-04 21:59:24 发布

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1. 数据通信基础

定义域基础概念：

数据通信：指在两个或多个设备之间传输数据的过程，通常通过通信介质来实现的。
数据：传输的数据可以是文本、数字、图像、视频等然后形式的信息
通信介质：用于传输数据的物理路径，包括有线介质和无线介质。

数据传输的组成元素：

发送方：产生并发送数据的设备
接收方：接收数据的设备
传输介质：数据传输的物理路径
协议：一组规则和约定，用于确保数据传输的正确性和效率

2. OSI七层，TCP四层

OSI七层模型：

物理层：负责传输物理介质上的信号，定义硬件接口和电气规范
数据链路层：负责在相邻节点之间传输数据帧，处理物理层的错误检测和纠正
网络层：负责数据包的路由和寻址，选择最佳路径将数据从源发送到目标。
传输层：提供端到端的数据传输，确保数据的可靠性和顺序性。
会话层：负责会话的建立与管理
表示层：负责数据的格式化、加密和压缩
应用层：负责与用户进行交互

TCP四层模型：

链路层：负责在相邻节点之间传输数据帧，处理物理层的错误检测和纠正
网络层：负责数据包的路由和寻址，选择最佳路径奖数据从源发送到目标
传输层：通过端到端的数据传输服务，确保数据的可靠性和顺序性
应用层：负责与用户进行交互，支持各种网络服务

3. TCP三次握手四次挥手详解

TCP三次握手：

第一次：客户端向服务器发送一个带有SYN标志位的数据包，表示请求建立连接
第二次：服务器收到请求后向客户端发送一个带有SYN和ACK标志位的数据包，表示同意建立连接
第三次：客户端向服务器发送一个带有ACK标志位的数据包，表示连接已建立。

TCP四次挥手：

第一次：客户端向服务器发送一个带有FIN标志位的数据包，表示已经完成数据传输
第二次：服务器接收到后，向客户端发送一个带有ACK标志位的数据包，确认已经收到客户端的结束请求
第三次：服务器向客户端发送一个带有FIN标志位的数据包，表示已经服务端也完成了数据的传输
第四次：客户端向服务器发送一个带有ACK标志位的数据包，确认收到服务端的结束请求，然后正式断开连接。

4. TCP/UDP的区别

连接方式：
- TCP：面向连接的协议。在数据传输之前，需要通过三次握手建立可靠的连接。传输完成后，通过四次挥手终止连接
- UDP：无连接的协议。不需要建立连接，直接发送数据，也不保证数据的可靠传输。
可靠性：
- TCP：提供可靠的、面向连接的服务。通过确认（ACK），重传、序列号和校验等机制，确保数据的完整性和顺序性
- UDP：不保证数据的可靠传输。数据可能会丢失、重复或乱序，但是UDP的传输速度快。
应用场景：
- TCP：适用于对数据可靠性要求较高的场景，如网页浏览（HTTP/HTTPS）、文件传输（FTP）、电子邮件（SMTP）等。
- UDP：适用于对实时性要求较高的场景，如视频流、音频流、实时游戏、DNS查询等

5. 二层交换机和三层交换机的区别

概念：交换机是计算机网络中用于连接多台设备的网络设备，其核心功能是根据数据帧的目标地址（如MAC地址和IP地址）进行高效的数据转发。它通过减少冲突域、隔离广播域，提升局域网内的通信效率和安全性。

二层与三层的区别：

对比维度	二层交换机	三层交换机
工作层次	OSI模型的数据链路层	OSI模型的网络层
核心功能	基于MAC地址转发数据帧，实现局域网内的设备通信	基于IP地址进行路由和交换，支持跨子网通信。
路由能力	无路由功能，仅在同一子网内工作	具备路由功能，可连接不同子网（如VLAN间路由）
协议支持	支持以太网协议（如STP、VLAN）	支持路由协议（如静态路由、RIP、OSPF）和三层ACL
性能优化	高速转发数据帧，延迟极低	通过硬件ASIC加速路由，接近二层交换机的转发速度
典型应用场景	局域网内部的同网段通信	企业级核心网络、数据中心跨子网通信或多VLAN环境

二层交换机是纯交换设备，仅处理MAC地址；三层交换机是交换+路由一体化设备，支持IP路由。二层交换机需要依赖路由器才能实现跨子网通信，而三层交换机可独立完成子网间的路由。所以，是否需要跨子网通信是选择二层或三层交换机的核心判断依据

6. 网址栏里输入URL发生了什么

解析URL：检查格式，浏览器会自动补全协议或端口号。若输入内容类似搜索关键词，可能会触发搜索引擎。对特殊字符进行URL编码。
DNS解析：将域名转换为IP地址，在此之前会查看浏览器缓存，若缓存命中，则直接返回。如果没有命中，就会向DNS服务器发起请求，最终获得目标服务器的IP地址。
建立网络连接：浏览器会构造HTTP请求头，然后通过TCP三次握手与服务器建立连接，如果是HTTPS，则协商加密协议、交换证书、生成会话密钥，建立安全通信通道。
发送请求与接收响应：客户端发送HTTP请求给服务器，服务器接收到请求后处理，然后生成响应，附加状态码。然后客户端接收服务器发送来的响应数据。

7. tcp如何保证其可靠性

通过三次握手确保双方通信能力正常并协商初始序列号，这样可以避免因网络延迟导致的历史连接干扰，确保双方准备好传输数据
通过序列号和确认应答来保证双方都收到了对方的确认，避免乱序和重复。
通过超时重传确保丢包数据最终会被送达
通过流量控制使得发送方根据ACK包中窗口大小来动态调整发送速率，防止接收方因缓冲区不足导致数据丢失
通过阻塞控制来平衡网络负载，减少因拥塞导致的丢包。
通过四次挥手释放连接，确保双方数据都发送完毕，安全的断开连接。

8. DNS

DNS即域名系统，是互联网的地址“薄”，负责将人类可读的域名转换为机器可识别的IP地址。

核心功能与特点：
- 域名解析：将域名转换为IP地址或IP转换为域名
- 分布式数据库：将数据分散存储在全球多个DNS服务器中，避免单点故障
- 缓存机制：本地缓存和DNS缓存，减少重复查询。
核心组件：
- 域名空间：树状结构：根域名（.）→ 顶级域名（TLD，如 .com、.org）→ 二级域名（如 example.com）→ 子域名（如 blog.example.com）。
- DNS服务器类型：根域名服务器，顶级域名服务器，权威域名服务器，递归解析器。
- 资源记录：DNS数据库中存储的具体信息类型。如A、AAAA等各种记录类型。
DNS查询流程：
- 本地查询：浏览器缓存—操作系统缓存—路由器缓存—本地DNS服务器缓存。
- 递归查询：若本地无缓存，递归解析器依次查询：根域名服务器—顶级域名服务器—权威服务器。然后权威服务器返回www.example.com的IP地址，递归解析器缓存结果并返回给用户。

9. DHCP

DHCP即动态主机配置协议，用于自动为设备分配IP地址、子网掩码、网关以及DNS服务器等网络配置参数。

核心功能：
- IP地址动态分配：从地址池中自动分配IP地址，支持租约续期和地址回收
- 地址冲突检测：分配IP地址前，检查网络中是否存在地址冲突。
工作流程：
- Discover:客户端广播DHCP Discover报文，寻找可用的DHCP服务器。
- Offer: 服务器响应DHCP Offer报文,提供一个可用的IP地址及配置。
- Request: 客户端选择并DHCP Request报文，确认使用该IP
- Acknowledge服务器回复DHCP ACK报文，正式分配IP地址并记录租约时间。

10. NAT

NAT即网络地址转换，是一种网络技术，用于将私有网络的私有ip地址转换为公共互联网的公有IP，解决IPv4地址短缺问题，同时隐藏内部网络结构以及提升安全性。

- 核心功能：
  - 地址转换：将内网设备的私有IP映射为公网IP
  - 端口复用：通过PAT（端口地址转换），多个设备共享一个公网IP。
  - 安全隔离：隐藏内网拓扑，外部无法直接访问私有IP设备。
- NAT类型：
  - 静态NAT：一对一固定映射
  - 动态NAT：从公网IP池动态分配IP（多对多映射，适用于企业内网）
  - PAT（NAT重载）：多对一映射，通过不同端口区分设备。
- 工作流程：
  - 内网设发送请求：内网设备访问公网服务器
  - NAT转换：路由器将原IP替换为公网IP，源端口改为随机端口，并记录映射表。
  - 响应返回：服务器只会把数据返回到公网ip地址和端口号，然后通过路由器根据映射表转发回内网设备。