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计算机网络八股总结

news 2025/7/6 23:09:03

这里写目录标题

- 网络模型划分（五层和七层）及每一层的功能
- - 五层网络模型
  - 七层网络模型（OSI模型）
- ==三次握手和四次挥手具体过程及原因==
- - 三次握手
  - 四次挥手
- TCP/IP协议组成
- ==UDP协议与TCP/IP协议的区别==
- Http协议相关知识
- 网络地址，子网掩码等相关计算

网络模型划分（五层和七层）及每一层的功能

五层网络模型

应用层：负责处理网络应用程序，如电子邮件、文件传输和网页浏览。主要协议包括HTTP、FTP、SMTP等。
传输层：提供端到端的通信服务，确保数据的可靠传输。主要协议有TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。
网络层：负责数据包的路由和转发，使数据包能够通过网络从源主机传输到目的主机。主要协议是IP（因特网协议）。
链路层（数据链路层）：在物理层提供的服务基础上，建立数据链路连接，传输以“帧”为单位的数据包，并采用差错控制与流量控制方法。
物理层：负责比特流的物理传输，即处理数据传输的物理介质，如网线、网卡等。
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七层网络模型（OSI模型）

物理层：与五层模型中的物理层相同，负责比特流的物理传输。
数据链路层：与五层模型中的链路层相同，负责建立数据链路连接，传输帧数据。
网络层：与五层模型中的网络层相同，负责数据包的路由和转发。
传输层：与五层模型中的传输层相同，提供端到端的通信服务。
会话层：负责在两个通信实体之间建立、管理和终止会话。
表示层：处理数据表示和编码，确保不同系统间的数据能够正确交换。
应用层：提供网络应用服务，如文件传输、电子邮件等。

三次握手和四次挥手具体过程及原因

三次握手

第一次握手：客户端向服务器发送一个SYN包，并附带一个随机生成的序列号，请求建立连接。
第二次握手：服务器收到SYN包后，返回一个SYN-ACK包作为应答，同时包含一个确认序列号（对客户端SYN包的序列号加1）和一个服务器自己的随机序列号。
第三次握手：客户端收到SYN-ACK包后，返回一个ACK包，该包的序列号是对服务器SYN-ACK包中的确认序列号加1。至此，三次握手完成，连接建立。

为什么要三次握手？
在只有两次"握手"的情形下，假设Client想跟Server建立连接，但是却因为中途连接请求的数据报丢失了，故Client端不得不重新发送一遍；这个时候Server端仅收到一个连接请求，因此可以正常的建立连接。但是，有时候Client端重新发送请求不是因为数据报丢失了，而是有可能数据传输过程因为网络并发量很大在某结点被阻塞了，这种情形下Server端将先后收到2次请求，并持续等待两个Client请求向他发送数据…问题就在这里，Cient端实际上只有一次请求，而Server端却有2个响应，极端的情况可能由于Client端多次重新发送请求数据而导致Server端最后建立了N多个响应在等待，因而造成极大的资源浪费！所以，"三次握手"很有必要！

四次挥手

第一次挥手：客户端发送一个FIN包给服务器，表示客户端不再发送数据。
第二次握手：服务器收到FIN包后，发送一个ACK包给客户端，表示已收到客户端的关闭请求。
第三次握手：服务器完成数据传输后，发送一个FIN包给客户端，表示服务器也不再发送数据。
第四次握手：客户端收到服务器的FIN包后，发送一个ACK包给服务器，表示已收到服务器的关闭请求。至此，四次挥手完成，连接关闭。

为什么要四次挥手？
试想一下，假如现在你是客户端你想断开跟Server的所有连接该怎么做？第一步，你自己先停止向Server端发送数据，并等待Server的回复。但事情还没有完，虽然你自身不往Server发送数据了，但是因为你们之前已经建立好平等的连接了，所以此时他也有主动权向你发送数据；故Server端还得终止主动向你发送数据，并等待你的确认。其实，说白了就是保证双方的一个合约的完整执行！

使用TCP的协议：FTP（文件传输协议）、Telnet（远程登录协议）、SMTP（简单邮件传输协议）、POP3（和SMTP相对，用于接收邮件）、HTTP协议等。
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注：seq:"sequance"序列号；ack:"acknowledge"确认号；SYN:"synchronize"请求同步标志；；ACK:“acknowledge"确认标志”；FIN："Finally"结束标志。

TCP/IP协议组成

TCP/IP协议（传输控制协议/因特网协议）并不直接对应OSI模型的某一层或几层，而是更接近于一个协议族的概念，它涵盖了从网络接口层到应用层的多个协议。不过，为了简化讨论，我们可以将TCP/IP协议族按照其功能划分成几个层次，这些层次与OSI模型有一定的对应关系，但并非严格一致。

TCP/IP协议族通常被划分为以下四个层次（也有说法将其划分为五层，但这里我们采用四层的划分方式）：

网络接口层（对应OSI模型的物理层和数据链路层）：
这一层负责数据在物理网络上的传输，包括数据的封装成帧、帧的同步、差错控制等。
具体的协议取决于物理网络类型，如以太网、令牌环网等。

网络层（对应OSI模型的网络层）：
主要负责数据包的路由和转发，确保数据包能够从源主机传输到目的主机。
最核心的协议是IP（因特网协议），它定义了数据包的格式、寻址方式和路由机制。
其他协议还包括ICMP（因特网控制消息协议）、IGMP（因特网组管理协议）、ARP（地址解析协议）和RARP（逆地址解析协议）等。

传输层（对应OSI模型的传输层）：
提供端到端的通信服务，确保数据的可靠传输或提供无连接的数据报服务。
主要协议有TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。
TCP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则是一种无连接的、不可靠的、基于数据报的传输层通信协议。

应用层（对应OSI模型的应用层、表示层和会话层）：
负责处理网络应用程序，提供具体的网络服务。
常见的应用层协议包括HTTP（超文本传输协议）、FTP（文件传输协议）、SMTP（简单邮件传输协议）、POP3（邮局协议版本3）、IMAP（互联网邮件访问协议）、Telnet（远程终端协议）、SSH（安全外壳协议）、DNS（域名系统）等。

需要注意的是，TCP/IP协议族中的每一层都依赖于其下一层提供的服务，并为其上一层提供服务。同时，不同层之间的协议是相互独立的，每一层都处理自己的数据和服务，并通过接口与相邻层进行交互。这种分层的设计使得TCP/IP协议族具有良好的可扩展性和灵活性。

UDP协议与TCP/IP协议的区别

连接性：TCP/IP是面向连接的协议，而UDP是无连接的协议。
可靠性：TCP/IP提供可靠的传输服务，通过三次握手和四次挥手确保数据的完整性和顺序；而UDP不保证数据的可靠性，可能会出现丢包、乱序等问题。
应用场景：TCP/IP适用于对可靠性要求较高的场景，如文件传输、网页浏览等；而UDP适用于对实时性要求较高、对可靠性要求不高的场景，如视频直播、语音通话等。

Http协议相关知识

HTTP（超文本传输协议）是用于从WWW服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。它是基于TCP协议之上的应用层协议，由请求和响应组成，采用客户端-服务器模型。HTTP是无状态的，即每次请求都是独立的，服务器不会保留之前请求的信息。HTTP请求由请求行、请求头部和请求体组成，响应由状态行、响应头部和响应体组成。

HTTP 协议包括哪些请求？

GET：请求读取由URL所标志的信息。

POST：给服务器添加信息（如注释）。

PUT：在给定的URL下存储一个文档。

DELETE：删除给定的URL所标志的资源。

HTTP 中， POST 与 GET 的区别

1）Get是从服务器上获取数据，Post是向服务器传送数据。
2）Get是把参数数据队列加到提交表单的Action属性所指向的URL中，值和表单内各个字段一一对应，在URL中可以看到。
3）Get传送的数据量小，不能大于2KB；Post传送的数据量较大，一般被默认为不受限制。
4）根据HTTP规范，GET用于信息获取，而且应该是安全的和幂等的。

I. 所谓安全的意味着该操作用于获取信息而非修改信息。换句话说，GET请求一般不应产生副作用。就是说，它仅仅是获取资源信息，就像数据库查询一样，不会修改，增加数据，不会影响资源的状态。

II. 幂等的意味着对同一URL的多个请求应该返回同样的结果。

网络地址，子网掩码等相关计算

随着互连网应用的不断扩大，原先的IPv4的弊端也逐渐暴露出来，即网络号占位太多，而主机号位太少，所以其能提供的主机地址也越来越稀缺，目前除了使用NAT在企业内部利用保留地址自行分配以外，通常都对一个高类别的IP地址进行再划分，以形成多个子网，提供给不同规模的用户群使用。

这里主要是为了在网络分段情况下有效地利用IP地址，通过对主机号的高位部分取作为子网号，从通常的网络位界限中扩展或压缩子网掩码，用来创建某类地址的更多子网。但创建更多的子网时，在每个子网上的可用主机地址数目会比原先减少。

什么是子网掩码？

子网掩码是标志两个IP地址是否同属于一个子网的，也是32位二进制地址，其每一个为1代表该位是网络位，为0代表主机位。它和IP地址一样也是使用点式十进制来表示的。如果两个IP地址在子网掩码的按位与的计算下所得结果相同，即表明它们共属于同一子网中。

在计算子网掩码时，我们要注意IP地址中的保留地址，即" 0"地址和广播地址，它们是指主机地址或网络地址全为" 0"或" 1"时的IP地址，它们代表着本网络地址和广播地址，一般是不能被计算在内的。

子网掩码的计算：

对于无须再划分成子网的IP地址来说，其子网掩码非常简单，即按照其定义即可写出：如某B类IP地址为 10.12.3.0，无须再分割子网，则该IP地址的子网掩码255.255.0.0。如果它是一个C类地址，则其子网掩码为 255.255.255.0。其它类推，不再详述。下面我们关键要介绍的是一个IP地址，还需要将其高位主机位再作为划分出的子网网络号，剩下的是每个子网的主机号，这时该如何进行每个子网的掩码计算。

下面总结一下有关子网掩码和网络划分常见的面试考题：

利用子网数来计算

在求子网掩码之前必须先搞清楚要划分的子网数目，以及每个子网内的所需主机数目。

将子网数目转化为二进制来表示;

如欲将B类IP地址168.195.0.0划分成27个子网：27=11011；

取得该二进制的位数，为N；

该二进制为五位数，N = 5

取得该IP地址的类子网掩码，将其主机地址部分的的前N位置1即得出该IP地址划分子网的子网掩码。

将B类地址的子网掩码255.255.0.0的主机地址前5位置 1，得到 255.255.248.0

利用主机数来计算

如欲将B类IP地址168.195.0.0划分成若干子网，每个子网内有主机700台：

将主机数目转化为二进制来表示；

700=1010111100

如果主机数小于或等于254（注意去掉保留的两个IP地址），则取得该主机的二进制位数，为N，这里肯定 N<8。如果大于254，则 N>8，这就是说主机地址将占据不止8位；

该二进制为十位数，N=10；

使用255.255.255.255来将该类IP地址的主机地址位数全部置1，然后从后向前的将N位全部置为 0，即为子网掩码值。

将该B类地址的子网掩码255.255.0.0的主机地址全部置1，得到255.255.255.255，然后再从后向前将后 10位置0,即为：11111111.11111111.11111100.00000000，即255.255.252.0。这就是该欲划分成主机为700台的B类IP地址 168.195.0.0的子网掩码。

还有一种题型，要你根据每个网络的主机数量进行子网地址的规划和计算子网掩码。这也可按上述原则进行计算。

比如一个子网有10台主机，那么对于这个子网需要的IP地址是：

10＋1＋1＋1＝13

注意：加的第一个1是指这个网络连接时所需的网关地址，接着的两个1分别是指网络地址和广播地址。

因为13小于16（16等于2的4次方），所以主机位为4位。而256－16＝240，所以该子网掩码为255.255.255.240。

如果一个子网有14台主机，不少人常犯的错误是：依然分配具有16个地址空间的子网，而忘记了给网关分配地址。这样就错误了，因为14＋1＋1＋1＝17，17大于16，所以我们只能分配具有32个地址（32等于2的5次方）空间的子网。这时子网掩码为：255.255.255.224。