计算机网络常见问题

1、TCP与UDP的区别

TCP---传输控制协议,提供的是面向连接、可靠的字节流服务。当客户和服务器彼此交换数据前，必须先在双方之间建立一个TCP连接，之后才能传输数据。TCP提供超时重发，丢弃重复数据，检验数据，流量控制等功能，保证数据能从一端传到另一端。

UDP---用户数据报协议，是一个简单的面向数据报的运输层协议。UDP不提供可靠性，它只是把应用程序传给IP层的数据报发送出去，但是并不能保证它们能到达目的地。由于UDP在传输数据报前不用在客户和服务器之间建立一个连接，且没有超时重发等机制，故而传输速度很快

使用TCP的应用：DNS、FTP、SMTP、SSH、TELNET、HTTP、POP3

使用UDP的应用：DNS、TFTP、RIP、DHCP、SNMP、NFS

2、ICMP协议？

答：ICMP是Internet Control Message Protocol，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。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由器是否可用等网络本身的消息。这些控制消息虽然并不传输用户数据，但是对于用户数据的传递起着重要的作用。ICMP报文有两种：差错报告报文和询问报文。

3、请问交换机和路由器分别的实现原理是什么？分别在哪个层次上面实现的？

答：交换机用于局域网，利用主机的MAC地址进行数据传输，而不需要关心IP数据包中的IP地址，它工作于数据链路层。路由器通过IP数据包的IP地址进行路由的（将数据包递交给哪个下一跳路由器）。路由器工作于网络层。

 

4、TCP的三次握手与四次挥手

三次握手的原因：

        

为什么建立连接协议是三次握手，而关闭连接却是四次握手呢？

这是因为服务端的LISTEN状态下的SOCKET当收到SYN报文的建连请求后，它可以把ACK和SYN（ACK起 应答作用，而SYN起同步作用）放在一个报文里来发送。但关闭连接时，当收到对方的FIN报文通知时，它仅仅表示对方没有数据发送给你了；但未必你所有的数据都全部发送给对方了，所以你可以未必会马上会关闭SOCKET,也即你可能还需要发送一些数据给对方之后，再发送FIN报文给对方来表示你同意现在可以关闭连接了，所以它这里的ACK报文 和FIN报文多数情况下都是分开发送的。

为什么TIME_WAIT状态还需要等2MSL后才能返回到CLOSED状态？

为理解存在TIME_WAIT状态的第二个理由，我们假设在12.106.32.254的1500端口和206.168.112.219的21端口之间有一个TCP连接。我们关闭这个连接，过一段时间后在相同的IP地址和端口之间建立另一个连接，后一个连接称为前一个连接的化身，因为他们的IP地址和端口号都相同。TCP必须防止来自某个连接的老的重复分组在该连接已终止后再现，从而被误解为属于同一个连接的某个新化身。为做到这一点，TCP将不给处于TIME_WAIT状态的连接发起新的化身，既然TIME_WAIT状态的持续时间是2MSL，这就足以让某个方向上的分组最多存活MSL秒即被丢弃，另一个方向上的应答最多存活MSL秒也被丢弃。通过实施这个规则，我们就能保证每成功建立一个TCP连接时，来自该连接先前化身的老的分组都已在网络中消失了
网络编程中，如何通过设置，使得主动关闭连接的一方不经过TIME_WAIT状态，例如，如何使服务器在2MSL期间重新启动并使用原来的IP和端口？

可以使用setsockopt系统调用为该socket设置 SO_REUSEADDR 选项；socket可重用.这个套接字选项通知内核，如果端口忙，但TCP状态位于 TIME_WAIT ，可以重用端口。如果你的服务程序停止后想立即重启，而新套接字依旧使用同一端口，此时 SO_REUSEADDR 选项非常有用

5、电路交换、报文交换和分组交换的比较？   

答：电路交换：公共电话网（PSTN网）和移动网（包括GSM和CDMA网）采用的都是电路交换技术，它的基本特点是采用面向连接的方式，在双方进行通信之前，需要为通信双方分配一条具有固定宽带的通信电路，通信双方在通信过程中一直占用所分配的资源，直到通信结束。这种方式的优点是在通信过程中可以保证为用户提供足够的带宽，并且实时性强，时延小，交换设备成本低，但同时带来的缺点是网络带宽利用率不高，一旦电路被建立不管通信双方是否处于通话状态分配的电路一直被占用。连接建立——数据传输——释放链接

报文交换：报文交换和分组交换类似，也采用存储转发机制，但报文交换是以报文作为传送单元，由于报文长度差异很大，长报文可能导致很大的时延，并且对每个节点来说缓冲区的分配也比较困难，为了满足各种长度报文的需要并且达到高效的目的，节点需要分配不同大小的缓冲区，否则就有可能造成数据传送的失败。

分组交换：电路交换技术主要适用于传送话音相关的业务，这种网络交换方式对于数据业务而言，有着很大的局限性。首先是数据通信具有较强的突发性，峰值比特率和平均比特率相差较大，如果采用电路交换技术，若按峰值比特率分配，则电路带宽会造成资源的极大浪费，如果按平均比特率分配带宽，则会造成数据的大量丢失，其次是和语音业务比较，数据业务对时延没有严格的要求，但是需要进行无差错的传输，而语音信号可以有一定程序的失真但实时性要高。分组交换技术就是针对数据通信业务的特点而提出的一种交换方式，它的基本特点是面向无连接而采用存储转发的方式，将需要传送的数据按照一定长度分割成许多小段数据，并在数据之前增加相应的用于对数据进行选路和校验等功能的头部字段，作为数据传送的基本单元，即分组。采用分组交换技术，在通信之前不需要建立连接，每个节点首先将前一节点送来的分组收下并保存在缓冲区中，然后根据分组头部中的地址信息选择适当的链路将其发送至下一个节点，这样在通信过程中可以根据用户的要求和网络的能力来动态分配带宽。分组交换比电路交换的电路利用率高，但时延较大。分组转发的带来的问题：带来排队时延以及增加头部带来的开销。

6、select 和 epoll系统调用的区别

从支持的文件描述符的个数、使用方法、需不需要反复添加到内核、获得活跃描述符的方法、是否支持ET模式等方面比较

7. 什么是tcp的慢启动？

慢启动为发送方的TCP增加了另一个窗口：拥塞窗口(congestion window)，记为cwnd。当与另一个网络的主机建立T C P连接时，拥塞窗口被初始化为 1个报文段（即另一端通告的报文段大小）。每收到一个ACK，拥塞窗口就增加一个报文段（ c w n d以字节为单位，但是慢启动以报文段大小为单位进行增加）。发送方取拥塞窗口与通告窗口中的最小值作为发送上限。拥塞窗口是发送方使用的流量控制，而通告窗口则是接收方使用的流量控制。发送方开始时发送一个报文段，然后等待 A C K。当收到该A C K时，拥塞窗口从1增加为2，即可以发送两个报文段。当收到这两个报文段的 A C K时，拥塞窗口就增加为4。这是一种指数增加的关系。在某些点上可能达到了互联网的容量，于是中间路由器开始丢弃分组。这就通知发送方它的拥塞窗口开得过大。

8. 什么是tcp的syn攻击？

SYN攻击属于DDoS攻击的一种，它利用TCP协议缺陷，通过发送大量的半连接请求，耗费CPU和内存资源。服务器接收到连接请求（syn= j），将此信息加入未连接队列，并发送请求包给客户（syn=k,ack=j+1），此时进入SYN_RECV状态。当服务器未收到客户端的确认包时，重发请求包，一直到超时，才将此条目从未连接队列删除。配合IP欺骗，SYN攻击能达到很好的效果，通常，客户端在短时间内伪造大量不存在的IP地址，向服务器不断地发送syn包，服务器回复确认包，并等待客户的确认，由于源地址是不存在的，服务器需要不断的重发直至超时，这些伪造的SYN包将长时间占用未连接队列，正常的SYN请求被丢弃，目标系统运行缓慢，严重者引起网络堵塞甚至系统瘫痪。

9、client和server建立完TCP连接后，server就调用sleep一直睡眠，而client在一个死循环中一直调用send发送数据，问client和server各有什么现象？

首先，虽然server在sleep，但内核仍然会继续接收发送来的数据，放入TCP接收缓存并发送ACK给client，但由于自己的应用层没有对数据进行处理，所以接收缓存会不断变小，当接收缓存满了之后，server给client的ack报文中就会通知接收窗口为0，然后client就不再向server发送数据，而是把应用层的数据保存在自己的发送缓存，此时，client的send系统调用仍然是可以正常返回的，但是当client的发送缓存满了之后，应用层就无法继续发送数据，即send系统调用就会阻塞。