计算机网络常见面试题1

1、TCP/IP模型

TCP/IP协议模型（Transmission Control Protocol/Internet Protocol），包含了一系列构成互联网基础的网络协议，是Internet的核心协议。
TCP/IP协议族按照层次由上到下，层层包装。最上面的是应用层，这里面有http，ftp,等等我们熟悉的协议。而第二层则是传输层，著名的TCP和UDP协议就在这个层次。第三层是网络层，IP协议就在这里，它负责对数据加上IP地址和其他的数据以确定传输的目标。第四层是数据链路层，这个层次为待传送的数据加入一个以太网协议头，并进行CRC编码，为最后的数据传输做准备。
下图清楚地表示了TCP/IP协议中每个层的作用，而TCP/IP协议通信的过程其实就对应着数据入栈与出栈的过程。入栈的过程，数据发送方每层不断地封装首部与尾部，添加一些传输的信息，确保能传输到目的地。出栈的过程，数据接收方每层不断地拆除首部与尾部，得到最终传输的数据。

2、数据链路层(这一层不纠错，出错就扔)

物理层负责0、1比特流与物理设备电压高低、光的闪灭之间的互换。 数据链路层负责将0、1序列划分为数据帧从一个节点传输到临近的另一个节点,这些节点是通过MAC来唯一标识的(MAC,物理地址，一个主机会有一个MAC地址)。

封装成帧: 把网络层数据报加头和尾，封装成帧,帧头中包括源MAC地址和目的MAC地址。
透明传输:零比特填充、转义字符。
差错检测(CRC):接收者检测错误,如果发现差错，丢弃该帧。
PPP（点对点）协议与CSMA/CD（局域网广播）协议。

3、网络层（IP）

网络层可以屏蔽互联网的物理层和数据链路层的复杂性，向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据服务。（这样可以使网络造价大大降低、运行方式灵活、适用性好）
①如何理解IP的不可靠和无连接？
不可靠：指的是不能保证数据报能成功地到达目的地。发生错误时候，丢弃该数据包，发送ICMP消息给信源端。可靠性由上层提供。
无连接：IP不维护关于后续数据报的状态信息。体现在，IP数据可以不按顺序发送和接收。A发送连续的数据报，到达B不一定是连续的，来回路由选择可能不一样，路线也不一样，到达先后顺序也不一样。
②IP协议
IP协议是TCP/IP协议的核心，所有的TCP，UDP，IMCP，IGMP的数据都以IP数据格式传输。要注意的是，IP不是可靠的协议，这是说，IP协议没有提供一种数据未传达以后的处理机制，这被认为是上层协议：TCP或UDP要做的事情。
IP地址在数据链路层中我们一般通过MAC地址来识别不同的节点，而在IP层我们也要有一个类似的地址标识，这就是IP地址。
32位IP地址分为网络位和地址位，这样做可以减少路由器中路由表记录的数目，有了网络地址，就可以限定拥有相同网络地址的终端都在同一个范围内，那么路由表只需要维护一条这个网络地址的方向，就可以找到相应的这些终端了。
A类IP地址: 0.0.0.0~127.255.255.255
B类IP地址:128.0.0.0~191.255.255.255
C类IP地址:192.0.0.0~239.255.255.255
③IP路由选择的特性有什么？
(1) IP路由选择是逐跳进行的。IP并不知道到达任何目的的完整路径，只提供下一跳地址。
(2) 为一个网络指定一个路由器，而不是为每个主机指定一个路由器。这样可以缩小路由表规模。
④ARP及RARP协议
ARP 是根据IP地址获取MAC地址的一种协议。
ARP（地址解析）协议是一种解析协议，本来主机是完全不知道这个IP对应的是哪个主机的哪个接口，当主机要发送一个IP包的时候，会首先查一下自己的ARP高速缓存（就是一个IP-MAC地址对应表缓存，这是ARP高效运行的关键）。
如果查询的IP－MAC值对不存在，那么主机就向网络发送一个ARP协议广播包（点对点链路不使用ARP），这个广播包里面就有待查询的IP地址，而直接收到这份广播的包的所有主机都会查询自己的IP地址，如果收到广播包的某一个主机发现自己符合条件，那么就准备好一个包含自己的MAC地址的ARP包传送给发送ARP广播的主机。
而广播主机拿到ARP包后会更新自己的ARP缓存（就是存放IP-MAC对应表的地方）。发送广播的主机就会用新的ARP缓存数据准备好数据链路层的的数据包发送工作。
RARP协议的工作与此相反，不做赘述。
ARP协议有什么弱点？
1）缓存：主机的地址映射是基于高速缓存的，动态更新的。地址刷新是有时间限制的。可以通过下次更新之前修改计算机上的地址缓存，造成拒绝服务攻击或者ARP欺骗。
2）广播: 攻击者可以伪装ARP应答。
3）ARP应答没有认证，都是合法的。可以在不接受到请求的时候就发出应答包。
ARP代理的概念？免费ARP？
若ARP请求是从一个网络的主机发送给另一个网络上的主机，那么连接这两个网络的路由器就可以回答该请求，这个过程叫做ARP代理。ARP代理路由器响应ARP请求的MAC地址为路由器的MAC地址而非ARP请求的主机的MAC地址。
免费ARP指主机发送ARP查找自己的IP地址，即数据链路层SIP=DIP
作用有两个：
1）一个主机使用免费ARP确定是有存在有其他主机设置了相同的IP地址
2）如果发送免费ARP的主机改变了MAC地址，可以通过发送免费ARP的方式告知其他主机端更新ARP表
⑤ ICMP协议
IP协议并不是一个可靠的协议，它不保证数据被送达，那么，自然的，保证数据送达的工作应该由其他的模块来完成。其中一个重要的模块就是ICMP(网络控制报文)协议。ICMP不是高层协议，而是IP层的协议。
当传送IP数据包发生错误。比如主机不可达，路由不可达等等，ICMP协议将会把错误信息封包，然后传送回给主机。给主机一个处理错误的机会，这也就是为什么说建立在IP层以上的协议是可能做到安全的原因。

4、ping？描述一下Ping这个操作？

ping可以说是ICMP的最著名的应用，是TCP/IP协议的一部分。利用“ping”命令可以检查网络是否连通，可以很好地帮助我们分析和判定网络故障。例如：当我们某一个网站上不去的时候。通常会ping一下这个网站。ping会回显出一些有用的信息。一般的信息如下:

ping这个单词源自声纳定位，而这个程序的作用也确实如此，它利用ICMP协议包来侦测另一个主机是否可达。原理是用类型码为0的ICMP发请求，受到请求的主机则用类型码为8的ICMP回应。
ping程序来计算间隔时间，并计算有多少个包被送达。用户就可以判断网络大致的情况。我们可以看到， ping给出来了传送的时间和TTL（TTL的作用是限制IP数据包在计算机网络中的存在的时间。TTL的最大值是255，TTL的一个推荐值是64）的数据。
PING (Packet Internet Groper)，因特网包探索器，用于测试网络连接量的程序。Ping发送一个ICMP(Internet Control Messages Protocol）即因特网信报控制协议；回声请求消息给目的地并报告是否收到所希望的ICMP echo （ICMP回声应答）。它所利用的原理是这样的：利用网络上机器IP地址的唯一性，给目标IP地址发送一个数据包，再要求对方返回一个同样大小的数据包来确定两台网络机器是否连接相通，时延是多少。
总结：一次完整的 ping请求过程， ping命令是依托于 ICMP协议的， ICMP协议的存在就是为了更高效的转发 IP数据报和提高交付成功的机会。 ping命令除了依于 ICMP，在局域网下还要借助于 ARP协议， ARP协议能根据 IP地址反查出计算机的 MAC地址。另外 ARP是有缓存的，为了保证 ARP的准确性，计算机会更新ARP缓存。
ping过程：

①如果在同一个网段。
首先，如果主机A，要去ping主机B，那么主机A，就要封装二层报文，他会先查自己的MAC地址表，如果没有B的MAC地址，就会向外发送一个ARP广播包，首先，交换机会收到这个报文后，交换机有学习MAC地址的功能，所以他会检索自己有没有保存主机B的MAC地址，如果有，就返回给主机A，如果没有，就会向所有端口发送ARP广播，其它主机收到后，发现不是在找自己，就纷纷丢弃了该报文，不去理会。直到主机B收到了报文后，就立即响应，我的MAC地址是多少，同时学到主机A的MAC地址，并按同样的ARP报文格式返回给主机A。
②如果不在同一个网段。
如果主机A要ping主机C，那么主机A发现主机C的IP和自己不是同一网段，他就去找网关转发，但是他也不知道网关的MAC地址情况下呢？他就会向之前那个步骤一样先发送一个ARP广播，学到网关的MAC地址，再发封装ICMP报文给网关路由器.。
当路由器收到主机A发过来的ICMP报文，发现自己的目的地址是其本身MAC地址，根据目的的IP2.1.1.1，查路由表，发现2.1.1.1/24的路由表项，得到一个出口指针，去掉原来的MAC头部，加上自己的MAC地址向主机C转发。(如果网关也没有主机C的MAC地址，还是要向前面一个步骤一样，ARP广播一下即可相互学到。路由器2端口能学到主机D的MAC地址，主机D也能学到路由器2端口的MAC地址。)
最后，在主机C已学到路由器2端口MAC地址，路由器2端口转发给路由器1端口，路由1端口学到主机A的MAC地址的情况下，他们就不需要再做ARP解析，就将ICMP的回显请求回复过来。

5、问题1：OSI有哪几层，会画出来，知道主要几层的各自作用？

1. 应用层（数据）：确定进程之间通信的性质以满足用户需要以及提供网络与用户应用
2. 表示层（数据）：主要解决用户信息的语法表示问题，如加密解密
3. 会话层（数据）：提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制，如服务器验证用户登录便是由会话层完成的
4. 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
5. 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
6. 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
7. 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

问题2：知道各个层使用的是哪个数据交换设备。（交换机、路由器、网关）

1. 网关：应用层、传输层（网关在传输层上以实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关的结构也和路由器类似，不同的是互连层。网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连）
2. 路由器：网络层（路由选择、存储转发）
3. 交换机：数据链路层、网络层（识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中）
4. 网桥：数据链路层（将两个LAN连起来，根据MAC地址来转发帧）
5. 集线器（Hub）：物理层（纯硬件设备，主要用来连接计算机等网络终端）
6. 中继器：物理层（在比特级别对网络信号进行再生和重定时，从而使得它们能够在网络上传输更长的距离）