校招之計算機網路
前言
悉心整理校正了計算機網路的面試常用知識點，文章圖文並茂，通俗易懂，希望對大家有所幫助。
文章連結 http://blog.csdn.net/never_cxb/article/details/50420521 ，分享請保留出處。
TCP提供面向連線的、可靠的資料流傳輸，而UDP提供的是非面向連線的、不可靠的資料流傳輸。
TCP傳輸單位稱為TCP報文段，UDP傳輸單位稱為使用者資料報。TCP注重資料安全性，UDP資料傳輸快，因為不需要連線等待，少了許多操作，但是其安全性卻一般。
TCP對應的協議和UDP對應的協議TCP對應的協議：（1） FTP：定義了檔案傳輸協議，使用21埠。（2） Telnet：一種用於遠端登陸的埠，使用23埠，使用者可以以自己的身份遠端連線到計算機上，可提供基於DOS模式下的通訊服務。（3） SMTP：郵件傳送協議，用於傳送郵件。伺服器開放的是25號埠。（4） POP3：它是和SMTP對應，POP3用於接收郵件。POP3協議所用的是110埠。（5）HTTP：是從Web伺服器傳輸超文字到本地瀏覽器的傳送協議。UDP對應的協議：（1） DNS：用於域名解析服務，將域名地址轉換為IP地址。DNS用的是53號埠。（2） SNMP：簡單網路管理協議，使用161號埠，是用來管理網路裝置的。由於網路裝置很多，無連線的服務就體現出其優勢。（3） TFTP(Trival File Tran敏感詞er Protocal)，簡單檔案傳輸協議，該協議在熟知埠69上使用UDP服務。
TCP/IP 參考模型
分層
每一層都是獨立存在的，因此分配到各層的任務能夠獨立地執行，變更其中某層提供的方案時不影響其他層。
這也可以理解為一個鬆耦合的設計。
詳解
網路層 主要是 ip 協議，可以通過 ip 找到某個機器，但是機器上有很多應用程式，每個程式都佔用相應的埠，傳輸層不同協議有不同的埠，通過 ip + 埠 就可以確定某個機器上的具體應用程式了。
Server A 和 Server B 直接傳輸資料，有封裝和解封裝的過程。
資料從A 的應用層往下走到物理層，會在每一層都會加上頭部資訊，進行封裝，然後再發送到B。
然後 Server B 從 最下面的物理層往上
物理層：將電腦連起來，可以用光纜、電纜、雙絞線、無線電波等方式
鏈路層：資料包會帶上傳送地址和接收地址，也就是MAC地址
網路層：網路地址幫助我們確定計算機所在的子網路，MAC地址則將資料包送到該子網路中的目標網絡卡。
因此，從邏輯上可以推斷，必定是先處理網路地址，然後再處理MAC地址。傳輸層：同一臺主機上有許多程式都需要用到網路，埠可以確定表示這個資料包到底供哪個程式使用。
傳輸層建立”埠到埠”的通訊，”網路層”的功能是建立”主機到主機”的通訊。
（ftp 21，ssh 22，dns 53，http 80）應用層 我們在傳輸資料時，可以只使用(傳輸層)TCP/IP協議，但是那樣的話，如果沒有應用層，便無法識別資料內容。
如果想要使傳輸的資料有意義，則必須使用到應用層協議。
TCP 區別 UDP
TCP連線是由4個值來識別的： <源IP地址、源埠號、目的IP地址、目的埠號>
TCP是面向連線的、可靠的
其實網路的不安全不穩定特性，無論多少次握手都不能保證連線的可靠性
但TCP的三次握手在最低限度上(實際上也很大程度上保證了)保證了連線的可靠性UDP 無連線的、不可靠
UDP傳送資料前並不與對方建立連線，對接收到的資料也不傳送確認訊號，傳送端不知道資料是否會正確接收，當然也不用重發，
UDP 交給上層進行差錯控制，可以程式碼對UDP的資料收發進行驗證，比如傳送方對每個資料包進行編號然後由接收方進行驗證啊什麼的
即使是這樣，UDP因為在底層協議的封裝上沒有采用類似TCP的“三次握手”而實現了TCP所無法達到的傳輸效率
IP 協議
A 類 B 類 C 類
IP的地址欄位範圍是0~127，但是由於全0和全1的地址用作特殊用途，實際可指派的第一個欄位範圍是1~126。
A類地址範圍：0.0.0.1 —— 126.255.255.254， 預設網路掩碼為 255.0.0.0
B類地址範圍：128.0.0.1 —— 191.255.255.254，預設子網掩碼為255.255.0.0
C類地址範圍：192.0.0.1 —— 223.255.255.254，預設子網掩碼為255.255.255.0
0 到 128 相差128，128 到192相差64，後面192到224相差32。
A 類地址， 0 開頭， 128 個
B 類地址，10 開頭，16,384 個
C 類地址，110 開頭，2,097,152 個
特殊的地址
ip 地址= 網路號 + 主機號
| 網路號 | 主機號 | 用途 |
|---|---|---|
| 全為0 | 全為0 | 表示本主機，用作源地址，啟動時用，獲取了 IP 地址後不再使用 |
| 全為0 | host-id | 本地網路上主機號為 host-id 的主機，只作為源地址 |
| 全為1 | 全為1 | 有限廣播（本地網路），只作目的地址，各路由器都不轉發 |
| net-id | 全為1 | 定向廣播（net-id標識的網路），只作目的地址 |
| net-id | 全為0 | 標識一個網路 |
| 127 | 任意 | 本地軟體回送地址 |
B類中169.254.0.0到169.254.255.255是保留地址。如果你的IP地址是自動獲取IP地址，而你在網路上又沒有找到可用的DHCP伺服器，這時你將會從169.254.0.0到169.254.255.255中臨得獲得一個IP地址。
私有地址
私有地址包括3組
A類：10.0.0.0~10.255.255.255
B類：172.16.0.0~172.31.255.255
C類：192.168.0.0~192.168.255.255
學校裡的區域網，因為大概有幾十萬人，所以是10開頭的區域網。
而我們買的無線路由器，也要設定區域網，一般為192開頭的，比如192.168.0.1或者192.168.199.1（比如極路由就是這個地址）
我們建企業網（單位網路）時，一般是使用私有地址來分配內部主機，小企業使用C類的192.168.0.0網路，中型企業使用172.16.0.0網路，如果還不夠用，還有10.0.0.0 網路。
子網劃分
以C類網路為例，原有8位主機位，2的8次方即256個主機地址，預設子網掩碼255.255.255.0。
借用1位主機位，產生2個子網，每個子網有126個主機地址；借用2位主機位，產生4個子網，每個子網有62個主機地址……
練習題
把子網掩碼為255.255.0.0的網路40.15.0.0分為兩個子網，假設第一個子網為40.15.0.0/17，則第二個子網為?
40.15.0.0/17 表示網段是40.15.0.0，子網掩碼是17位。
子網掩碼為：255.255.128.0，用二進位制表示為：11111111 11111111 10000000 00000000 ，斜槓後面的17表示子網掩碼前17位為1.
答案：
劃分為兩個子網的話子網掩碼應該為255.255.128.0
第一個子網是40.15.0.0/17，可用地址範圍是40.15.0.1~40.15.127.254
第二個子網是40.15.128.0/17，可用地址範圍是40.15.128.1~40.15.255.254
解析：
掩碼的前兩個八位是255，第三個八位是128，有2的一次方個子網（因為第三個八位只有一個1，後面七位都是0），所以ip 地址第三個8位是0000,0000或者1000,0000，即0或者128。
因為第3個8位是1000,0000，可以區分開頭第一個數是0還是1, 區分了兩個子網。所以這兩個子網是40.15.0.0和40.15.128.0
NAT穿透技術
NAT（Network Address Translation，網路地址轉換）是一種網路地址翻譯技術，將內部私有IP地址改變成可以在公網上使用的.
NAT三種實現方式
靜態地址轉換：一個公網IP對應一個內部IP,一對一轉換
動態地址轉換：N個公網IP對應M個內部Ip,不固定的一對一IP轉換關係．同一時間，有M-N個主機無法聯網．
埠多路複用：對外只有一個公網IP,通過埠來區別不同內部IP主機的資料．
閘道器
閘道器（gateway）能在不同協議間移動資料
路由器（router）是在不同網路間移動資料
相當於傳統所說的IP閘道器（IP gateway）
三次握手
一些名詞
- seq （Sequence Number）序列號，這是為了連線以後傳送資料用的
- ack（Acknowledgment Number）確認序列號，是對收到的資料包的確認，值是等待接收的資料包的序列號。
- SYN synchronous 同步訊號
- ACK Acknowledgement 應答訊號， 當 ACK=1時候表示ack欄位有意義
- SYN 和 ACK 也表示 TCP 的標誌位?
三次握手的步驟
- 客戶端 發起握手，目的端點是 服務端 的端點 post_server
- 生成一個隨機數作為它的初始化傳送序號 x
- 發出一個同步報文段，SYN=1，傳送序號 seq=x
- 並進入SYN_SEND狀態，等待伺服器確認
- 服務端監聽到埠 post_server 上有連線請求，響應
- 生成一個隨機數作為它的初始傳送序號 seq = y
- 發出同步報文欄位並對主機 A 埠1的連線請求進行確認，傳送ack=x+1
- 即傳送 SYN+ACK 包，此時伺服器進入SYN_RECV狀態
- 主機 A
- 發出對 服務端 埠 post_server 的確認，確認序號 ack=y+1，還有seq=x+1
- 客戶端和伺服器進入ESTABLISHED狀態，完成三次握手
為什麼採用3次握手而不是2次握手?
- 第一次握手 客戶端發，服務端 知道 客戶端 可以 發訊息
- 第二次握手 服務端收和發，客戶端 知道 服務端 可以 接收訊息 和 發訊息
- 第三次握手 客戶端收和發，服務端 知道 客戶端可以 接收訊息 和 發訊息
3 次是雙向通訊的最小值，也就是 SYN, SYN ACK, ACK ，兩個傳送、兩個接收 ，其中第二次把接收和傳送合在一起了
如果兩次握手的話，客戶端有可能因為網路阻塞等原因會發送多個請求報文，這時伺服器就會建立連線，浪費掉許多伺服器的資源。所以要增加第三次握手。
第3次失敗會怎麼辦?
第三次失敗，只有客戶端處於成功狀態（因為第2次伺服器返回了ACK），伺服器端沒有接收到客戶端的 ACK。
這要分幾種情況討論：
In other words, if the ACK is dropped but the next packet is not dropped, then everything is fine.
也就是說客戶端發出的 ACK 丟失了，發出的 下一個資料包 沒有丟失，則服務端接收到下一個資料包（這個資料包裡也會帶上 ACK 資訊），能夠進入正常的 ESTABLISHED 狀態如果服務端和客戶端都沒有資料傳送，或者服務端想傳送資料（但是發不了，因為沒有收到客戶端的 ACK），伺服器都會有定時器傳送第二步SYN+ACK資料包，如果客戶端再次傳送ACK成功，建立連線。
如果一直不成功，伺服器肯定會有超時設定，超時之後會給客戶端發RTS報文，進入CLOSED狀態，防止SYN洪泛攻擊。
四次握手關閉連線
主機 A 關閉 A主機的 埠1 到 B主機的 埠2 的傳輸連線：
- 應用程式通知 TCP 資料已經發送完畢時，關閉連線
- TCP 向主機 B 傳送一個帶 FIN 附加標記的報文段（FIN 表示 finish），FIN=1，seq=x
主機 B 響應：
- 收到這個 FIN 報文段之後，並不立刻用 FIN 報文段回覆主機 A，而是先向主機 A 傳送一個確認序號 ，ACK=1，ack=x+1
- 同時通知自己相應的應用程式，主機 A 方傳輸已經結束，對方要求關閉連線（先發送 ACK 的目的是為了防止這段時間內，主機 A 重傳 FIN 報文段）
此時 A 到 B 方向上的傳輸連線已經關閉（看第4有TIME_WAIT狀態等待2MSL，第2步的 A 到 B 並沒有徹底關閉？），但是主機 B 到 A 還可以傳送資料，連線處於半關閉的狀態。（因為原來 TCP 是全雙工的工作方式，只關閉了一端的連線）
主機 B 關閉 埠2到埠1的傳輸連線：
- 應用程式告訴 TCP: 我要徹底地關閉連線
- TCP 收到對最後資料的確認後，向主機 A 傳送一個 FIN 報文段。FIN=1，seq=y，y 是 B 傳送資料的最後位元組的序號加1。ACK=1，seq=x+1。
主機 A 響應：
- 收到這個 FIN 報文段之後，向主機 B 傳送一個 ACK 表示連線徹底釋放。ACK=1，ack=y+1
- 主機B收到主機A的ACK報文段以後，就關閉連線；此時，主機A等待2MSL （Maximum Segment Lifetime）後依然沒有收到回覆，則證明主機 B已正常關閉，那好，主機A也可以關閉連線了。
為什麼連線的時候是三次握手，關閉的時候卻是四次握手?
TCP是全雙工模式，關閉連線時，當 主機 B收到主機A的FIN報文時，僅僅表示主機 A不再發送資料了但是還能接收資料。
主機 B也未必全部資料都發送給A了，所以B可以立即close；也可以傳送一些資料給A後，再發送FIN報文給對方來表示同意現在關閉連線，因此， 主機 BACK和FIN一般都會分開發送。