计算机网络

1. OSI七层模型

第七层：应用层 数据 用户接口，提供用户程序“接口”。 
第六层：表示层 数据 数据的表现形式，特定功能的实现，如数据加密。 
第五层：会话层 数据 允许不同机器上的用户之间建立会话关系，如WINDOWS 
第四层：传输层 段 实现网络不同主机上用户进程之间的数据通信，可靠 与不可靠的传输，传输层的错误检测，流量控制等。 
第三层：网络层 包 提供逻辑地址（IP）、选路，数据从源端到目的端的 传输 
第二层：数据链路层 帧 将上层数据封装成帧，用MAC地址访问媒介，错误检测 与修正。 
第一层：物理层 比特流 设备之间比特流的传输，物理接口，电气特性等。 

2. TCP/IP有哪几层

①网络接口层

②网络层

③传输层

④应用层

3. ARP协议的用途 及算法、在哪一层上会使用arp ？

根据IP地址获得MAC，TCP/IP上是网络层

4.分组转发算法

(1)  从数据报的首部提取目的站的 IP 地址 D, 得出目的网络地址为 N。
(2)  若网络 N 与此路由器直接相连，则直接将数据报交付给目的站 D；否则是间接交付，执行(3)。
(3)  若路由表中有目的地址为 D 的特定主机路由，则将数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由器；否则，执行(4)。
(4)  若路由表中有到达网络 N 的路由，则将数据报传送给路由表指明的下一跳路由器；否则，执行(5)。
(5) 若路由表中有一个默认路由，则将数据报传送给路由表中所指明的默认路由器；否则，执行(6)。
(6)  报告转发分组出错。

5. TCP与UDP的概念，相互的区别及优劣。

TCP和UDP都是传输层的协议，他们的区别主要如下：

①TCP，全名“传输控制协议”，是面向连接的，也就是说在发送方和接收方在发送数据之前，必须通过三次握手建立连接，相当于现实生活中的打电话功能，必须先拨号，接通后才能说话，UDP，全名“用户数据报协议”，是无连接的，其中一方向向另一方发送数据时不需要建立连接，直接发送，相当于现实中的发短信

②TCP是可靠的传输协议：TCP在IP协议的基础之上添加了序号机制，确认机制，超时重传机制，数据校验，从而保证传输的可靠性，而UDP是不可靠的协议，UDP协议仅仅就是在IP协议的基础上添加了端口和差错检查的功能，由于IP协议时尽最大努力传输，从而导致了UDP的不可靠性

 ③TCP协议是面向字节流的，TCP将应用层传递下来的数据仅仅当做无结构的数据流，并不知道所传数据流的含义，它可能将应用程序的两个数据块拼接到一起组成一个段发送。UDP是面向报文的，应用程序交给UDP多长的报文，UDP就加上首部后发送，如果报文过大，就会导致IP层分片，从而降低了IP层的效率。

 ④TCP是一对一通信的，而UDP支持一对一和一对多以及多对多通信

6. 三次握手，四次断开过程

第一次握手：建立连接时，客户端发送syn包(syn=j)到服务器，并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认； 
第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的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 进入SYN_RECV状态； 

第三次握手：客户端收到服务器的SYN＋ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1)，此包发送完毕，客户端和服务器进入 ESTABLISHED状态，完成三次握手。 完成三次握手，客户端与服务器开始传送数据.

7. 四次挥手过程

①客户端执行close原语，发送FIN报文，进入状态FIN_WAIT 1

②服务器收到FIN报文，回应ACK报文，同时进入close_wait状态，客户端收到确认ACK报文，就进入到FIN_WAIT 2状态，此时一个方向上的连接断开。

③服务器在发送完数据后，执行close原语，并发送FIN报文，并进入LAST_ACK状态

④客户端收到FIN报文，进入Time_Wait状态在等待两倍报文最大生存时间后，进入到closed状态。服务器端收到ACK报文后进入closed状态

8. TIME_WAIT状态的意义

因为我们必须要假想网络是不可靠的，你无法保证你最后发送的ACK报文会一定被对方收到，因此对方处于LAST_ACK状态下的SOCKET可能会因为超时未收到ACK报文，而重发FIN报文，所以这个TIME_WAIT状态的作用就是用来重发可能丢失的ACK报文。

9.滑动窗口协议 与停止等待协议的区别

发送窗口维持一个连续的允许发送的的序号，接受窗口维持一个连续的允许接受的序号；当发送窗口和接收窗口的大小大于1时，就可以支持同时发送几个帧和同时接受几个帧

当发送窗口和接收窗口的大小固定为1时，滑动窗口协议退化为停等协议（stop－and－wait）。该协议规定发送方每发送一帧后就要停下来，等待接收方已正确接收的确认（acknowledgement）返回后才能继续发送下一帧。

选择重传协议

    在后退n协议中，接收方若发现错误帧就不再接收后续的帧，即使是正确到达的帧，这显然是一种浪费。另一种效率更高的策略是当接收方发现某帧出错后，其后继续送来的正确的帧虽然不能立即递交给接收方的高层，但接收方仍可收下来，存放在一个缓冲区中，同时要求发送方重新传送出错的那一帧。一旦收到重新传来的帧后，就可以原已存于缓冲区中的其余帧一并按正确的顺序递交高层。这种方法称为选择重发(SELECTICE REPEAT)，选择重发减少了浪费，但要求接收方有足够大的缓冲区空间。

11. TCP socket编程流程

服务器：

①socket函数，创建套接字文件描述符，第一参数为协议族，如IPV4，第二参数是类型，如SOCK_STREAM，字节流套接字，适用于TCP，第三参数一般为0，表示1第一第二参数所形成的默认协议如TCP

②bind函数，文件描述符与相应的IP地址和端口绑定

③listen函数，socket函数创建的套接字为主动套接字，调用listen函数可将主动套接字变为被动套接字，即服务器端

④accept函数，内核会为监听套接字维护两个队列，一是未完成连接（三次握手）的队列，二是完成连接的的队列。而accept就从已完成的队列中取出一个已完成的连接，函数的返回参数为连接套接字，用来读写数据，而socket创建的为监听套接字

⑤read函数

⑥write函数

⑦close函数

客户端：

①socket函数，同上

②connect函数，返回连接套接字，用于读写

③read函数

④write函数

⑤close函数

12. epoll和select区别

问题的引出，当需要读两个以上的I/O的时候，如果使用阻塞式的I/O，那么可能长时间的阻塞在一个描述符上面，另外的描述符虽然有数据但是不能读出来，这样实时性不能满足要求，大概的解决方案有以下几种：

1.使用多进程或者多线程，但是这种方法会造成程序的复杂，而且对与进程与线程的创建维护也需要很多的开销。（Apache服务器是用的子进程的方式，优点可以隔离用户）

2.用一个进程，但是使用非阻塞的I/O读取数据，当一个I/O不可读的时候立刻返回，检查下一个是否可读，这种形式的循环为轮询（polling），这种方法比较浪费CPU时间，因为大多数时间是不可读，但是仍花费时间不断反复执行read系统调用。

3.异步I/O（asynchronous I/O），当一个描述符准备好的时候用一个信号告诉进程，但是由于信号个数有限，多个描述符时不适用。

4.一种较好的方式为I/O多路转接（I/O multiplexing）（貌似也翻译多路复用），先构造一张有关描述符的列表（epoll中为队列），然后调用一个函数，直到这些描述符中的一个准备好时才返回，返回时告诉进程哪些I/O就绪。select和epoll这两个机制都是多路I/O机制的解决方案，select为POSIX标准中的，而epoll为Linux所特有的。

区别（epoll相对select优点）主要有三：

1.select的句柄数目受限，在linux/posix_types.h头文件有这样的声明：#define __FD_SETSIZE    1024  表示select最多同时监听1024个fd。而epoll没有，它的限制是最大的打开文件句柄数目。

2.epoll的最大好处是不会随着FD的数目增长而降低效率，在selec中采用轮询处理，其中的数据结构类似一个数组的数据结构，而epoll是维护一个队列，直接看队列是不是空就可以了。epoll只会对"活跃"的socket进行操作---这是因为在内核实现中epoll是根据每个fd上面的callback函数实现的。那么，只有"活跃"的socket才会主动的去调用 callback函数（把这个句柄加入队列），其他idle状态句柄则不会，在这点上，epoll实现了一个"伪"AIO。但是如果绝大部分的I/O都是“活跃的”，每个I/O端口使用率很高的话，epoll效率不一定比select高（可能是要维护队列复杂）。

3.使用mmap加速内核与用户空间的消息传递。无论是select,poll还是epoll都需要内核把FD消息通知给用户空间，如何避免不必要的内存拷贝就很重要，在这点上，epoll是通过内核于用户空间mmap同一块内存实现的。

11. TCP的流量控制和拥塞控制实现原理(会画拥塞控制的典型图)

TCP的流量控制可通过调节接受窗口的大小来改变

28.TCP的快速重传与快速恢复算法。
30.阻塞方式和非阻塞方式，阻塞connect与非阻塞connect。(比较难，有兴趣可以了解)