计算机网络的概念

计算机网络是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。

谈下你对五层网络协议体系结构的理解？

简单说：

应用层解决通过应用进程的交互来实现特定网络应用的问题

运输层解决进程之间基于网络的通信问题

网络层解决分组在多个网络上传输(路由)的问题

数据链路层解决分组在一个网络(或一段链路)上传输的问题

物理层解决使用何种信号来传输比特的问题

详细---->>>五层网络协议结构

internet与Internet的区别

• internet(互联网或互连网)是一个通用名词，它泛指多个计算机网络互连而成的网络。在这些网络之间的通信协议可以是任意的。

• Internet（因特网）则是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络互连而成的特定计算机网络，它采用TCP/IP协议族作为通信的规则，其前身是美国的ARPANET。

计网按分布范围可分为？

广域网：主要是用于提供长距离通信，覆盖范围通常为几十千米到几千千米。
城域网：大多再用以太网技术，覆盖范围为几千米到几十千米。
局域网：覆盖范围为几十米到几千米。
个人区域网：就是在个人工作的地方将设备用无线连接起来的网络覆盖范围10米左右。

计算机网络的拓扑结构

  网络的拓扑结构主要有：总线型结构、星型结构、环型结构、树型结构和网状结构

（1）总线型结构是将网络中的所有设备通过相应的硬件接口直接连接到公共总线上。

（2）星型结构是一种以中央节点为中心，把若干外围节点连接起来的辐射式互联结构。

（3）环型结构各结点通过通信线路组成闭合回路。

（4）树型结构是一种层次结构，结点间按层次连接。

（5）网状结构又称作无规则结构，结点间的连接是任意的，没有规律。

网络协议的三个核心要素 

语法，规定了传输数据的格式;   

语义，规定了所要完成的功能;   

同步，规定了各操作之间的时序关系;   

协议，服务，接口？

接口：是相邻两层进行信息交换的连接点。

协议与服务的区别与联系。

协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。

服务是下层为紧邻的上层提供的功能调用。

在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务，而要实现本层协议，还需要使用下面一层提供的服务。

协议和服务的概念的区分：

1、协议的实现保证了能够向上一层提供服务。本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。下面的协议对上面的服务用户是透明的。

2、协议是“水平的”，即协议是控制两个对等实体进行通信的规则。但服务是“垂直的”，即服务是由下层通过层间接口向上层提供的。上层使用所提供的服务必须与下层交换一些命令，这些命令在OSI中称为服务原语。

计算机网络的主要功能？

1. 硬件资源共享2、软件资源共享。3、用户间信息交换。4、分布式处理

主机间的通信方式？

客户-服务器（C/S）：客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。

对等（P2P）：不区分客户和服务器。

电路交换，报文交换和分组交换的区别？

电路交换：整个报文的比特流从源点连续的直达终点，像在一个管道中传输。包括建立连接、传输数据和断开连接三个阶段。最典型的电路交换网络是传统电话网络。

报文交换：将整个报文转发到相邻节点，全部存储下来，查找转发表，转发到下一个节点。是存储-转发类型的网络。

分组交换：将报文分组转发到相邻节点，查找转发表，转发到下一个节点。也是存储-转发类型的网络。

虚电路和数据报的区别（网络层提供的两种服务，比较其优缺点）

虚电路和数据报都是物理层的分组交换技术（除此之外还有电路交换、报文交换）。

（1）数据报是无连接的服务，而虚电路是面向连接的；

（2）数据报的分组都是通过独立的路由选择和转发，而同属于一条虚电路的分组按照同一路由转发；

（3）数据报服务中每个分组都有完整的目的地址，但虚电路中每个分组仅存放长度较短的虚电路号。

（4）数据报不保证数据的可靠交付，虚电路可靠性由网络保证；

（5）数据报不保证分组的有序到达，虚电路保证分组的有序到达；

计算机网络的主要性能指标？

速率：传送数据的速率

带宽：表示信道传送数据的能力

时延：数据从一端传送到另一端所要的总时间，分为发送时延，传输时延，处理时延，排队时延。

时延带宽积：用一个管道来表示链路，长度为数据的传输时延，横截面积为链路的带宽，实验贷款及表示管道能够容纳的数据量。

往返时间：从发送端发送数据开始，到发送端接收到来自接收方的确认所经历的时间。

吞吐量：单位时间内通过某个网络的数据量

计算机网络提供的服务的三种分类？

1. 面向连接服务与无连接服务
2. 可靠服务和不可靠服务
3. 有应答服务和无应答服务

什么是同步通信与异步通信？

同步通信的通信双方必须先建立同步，即双方的通信始终要调整到同一个频率。双方不停的发送和接受连续的同步比特流。

异步通信在发送字符时，字符之间的时间间隔可以是任意的。发送端可以在任意时刻发送数据，但接收端必须时刻做好接受的准备。所以必须在字符的起始和终止位置加上标识符。

端到端通信和点到点通信的区别？

从本质上说，由物理层、数据链路层和网络层组成的通信子网为网络环境中的主机提供点到点的服务， 而传输层为网络中的主机提供端到端的通信。

直接相连的结点之间的通信称为点到点通信， 它只提供一台机器到另一台机器之间的通信，不涉及程序或进程的概念。同时，点到点通信并不能保证数据传输的可靠性，也不能说明源主机与目的主机之间是哪两个进程在通信，这些工作都是由传输层来完成的。

端到端通信建立在点到点通信的基础上，它是由一段段的点到点通信信道构成的，是比点到点通信更高一级的通信方式，以完成应用程序（进程） 之间的通信。”端” 是指用户程序的端口，端口号标识了应用层中不同的进程。

PPP协议的组成？

（1）将数据报封装到串行链路的方法；
（2）链路控制协议LCP
（3）网络控制协议NCP

PPP协议的主要特点是什么？为什么PPP不使用帧的编号？PPP适用于什么情况？为什么PPP协议不能使数据链路层实现可靠传输？

PPP是面向字节的点对点通信协议，适用于线路质量不太差的情况

特点：

1.  简单，提供不可靠的数据报服务；

          检错，不纠错；

          不使用序号也不进行流量控制；

           只支持点到点的链路通信和全双工链路

2、PPP规定特殊的字符为帧定界符，且在同步传输时，采用0比特填充法；

      当用在异步传输时，使用字符填充法来保证数据传输的透明性

3.PPP可同时支持多种网络层协议

4.可在多种点到点的链路上运行，并可自动检测链路的工作状态，同时对不同的链路设置最大传输单元MTU的标准默认值

在TCP/IP协议中，可靠的传输由TCP协议负责，而PPP只进行检错，是不可靠的传输协议，因此不需要帧的编号

PPP协议适用于用户使用拨号电话线接入因特网的情况。

PPP只提供了检错功能，当出现帧错误时，只将其丢弃；

帧没有使用序号，接收端不能通过序号确认帧的顺序判断是否完全到达

局域网的特点和优点？

局域网最主要的特点是：网络被一个单位所拥有，其地理范围和站点数目都是有限的。
优点：
1.具有广播功能，从一个站点可以很方便地访问全网
2.便于系统的扩展和演变，各设备的位置可以灵活调整和改变。
3.提高了系统的可靠性，可用性和生存性。

以太网和局域网之间存在的联系

以太网分类归为总线型局域网

而局域网的拓扑结构包括星形、树形、环形和总线型，局域网是四者的统称。

使用协议的区别：以太网通常采用CSMA/CD协议（即：带冲突检测的载波监听多路访问协议），而局域网的使用协议多样，包括TCP/IP协议、IPX/SPX协议、NetBEUI协议等。

扩展以太网

物理层（集线器：多端口的中继器）
数据链路层（以太网交换机）

网桥的概念

网桥是一个局域网与另一个局域网之间建立连接的桥梁。

网桥工作在数据链路层，它根据 MAC 帧的目的地址对收到的帧进行转发。网桥具有过滤帧的功能。当网桥收到一个帧时，并不是向所有的接口转发此帧，而是先检查此帧的目的 MAC 地址，然后再确定将该帧转发到哪一个接口

以太网交换机的特点

以太网交换机为数据链路层设备，可视为多端口网桥

接口处还有存储器，可以在繁忙时把帧进行缓存
是一种即插即用的设备，内部的帧交换表具有自学习功能（生成树协议STP：）
可以实现虚拟局域网VLAN

集线器与交换机的区别

集线器HUB（淘汰）

工作在OSI体系结构的物理层

对接收到的信号进行放大、转发

使用集线器作为互连设备的以太网仍然属于共享总线式以太网。集线器互连起来的所有主机共享总线带宽，属于同一个碰撞域和广播域。

交换机SWITCH

目前以太网中使用最广泛的互连设备

工作在OSI体系结构的数据链路层（也包括物理层)

根据MAC地址对帧进行转发

使用交换机作为互连设备的以太网，称为交换式以太网。交换机可以根据MAC地址过滤帧，即隔离碰撞域。

交换机的每个接口是一个独立的碰撞域

交换机隔离碰撞域但不隔离广播域(VLAN除外)

路由器？路由器的主要功能

路由器是连接两个或多个网络的硬件设备，对分组进行存储转发。

路由器主要完成两个功能：一是路由选择（确定哪一条路径），二是分组转发（当一个分组到达时所采取的动作）。

（1）路由选择是根据特定的路由选择协议构造路由表，同时经常或定期地和相邻路由器交换信息而不断地更新和维护路由表。

（2）分组转发是处理通过路由器的数据流，关键操作是转发表查询、转发相关的队列管理和任务调度等。

路由选择协议？

路由选择协议有两大类：
内部网关协议（自治系统内部的路由选择协议）：RIP OSPF
外部网关协议：BGP

交换机与路由器的区别

（1）工作所处的OSI层次不同：交换机工作在OSI第二层数据链路层，路由器工作在OSI第三层网络层。
（2）寻址方式不同：交换机根据MAC地址寻址，路由器根据IP地址寻址。
（3）转发速度不同：交换机的转发速度快，路由器的转发速度相对较慢。

MAC地址与IP地址的区别

地址性质不同：MAC地址是物理地址，IP地址是逻辑地址。

可变性不同：MAC地址具有唯一性，每个硬件出厂时候的MAC地址是固定的；而IP地址是不固定的。

工作层次不同：数据链路层基于MAC地址转发数据帧，网络层基于IP地址转发报文。

长度不同：MAC地址为48位，IPv4是32位长，IPv6是128位。

分配依据不同：IP地址的分配是基于网络拓扑，MAC地址的分配是基于制造商。

IP地址分为几类？各如何表示？IP地址的主要特点是什么？

IP地址：给网络上的每一个主机或路由器的每一个接口分配一个在全世界范围内唯一的32位的标识符

分为A B C D E 5类;

每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号 net-id，它标志主机（或路由器）所连接的网络，而另一个字段则是主机号 host-id，它标志该主机（或路由器）。各类地址的网络号字段net-id分别为1，2，3，0，0字节；主机号字段host-id分别为3字节、2字节、1字节、4字节、4字节。

特点：

（1）IP 地址是一种分等级的地址结构。分两个等级的好处是：第一，IP 地址管理机构在分配 IP地址时只分配网络号，而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配。这样就方便了 IP 地址的管理。第二，路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组（而不考虑目的主机号），这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少，从而减小了路由表所占的存储空间。

（2）实际上 IP 地址是标志一个主机（或路由器）和一条链路的接口。当一个主机同时连接到两个网络上时，该主机就必须同时具有两个相应的 IP 地址，其网络号net-id 必须是不同的。这种主机称为多归属主机(multihomed host)。由于一个路由器至少应当连接到两个网络（这样它才能将 IP 数据报从一个网络转发到另一个网络），因此一个路由器至少应当有两个不同的 IP 地址。

(3) 用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络，因此这些局域网都具有同样的网络号

(4) 所有分配到网络号 net-id 的网络，无论是范围很小的局域网，还是可能覆盖很大地理范围的广域网，都是平等的。

为什么要划分子网？

IP地址空间的利用率有时候很低；
两级IP地址不够灵活
给每个网络分配一个网络号会使路由表变大造成网络性能变坏

子网掩码的作用？

1. 将一个大的物理网络划分为若干个小的子网络，对外依然表现为一个完整的网络，提高网络应用的效率
2. 通过屏蔽IP地址的一部分用来区分网络号和主机号，不管网络有没有划分子网，通过子网掩码和IP地址逐位相与就可以得出网络号。

无分类编址CIDR的特点

消除了划分子网的概念，使IP地址由三级编址变为无分类的二级编址

把网络前缀都相同的连续的IP地址组成一个“CIDR地址快”只要知道地址块中任何一个地址，就可以知道这个地址的起始地址和最终地址

路由聚合：由于CIDR中有多个地址块，所以在路由表中就按照CIDR地址块来查找目的网络，这种地址的聚合称为路由聚合，有利于减少路由器之间路由选择信息的交换，从而提高整个互联网的

什么是NAT?NAPT有哪些特点？NAT的优点和缺点有哪些？NAT的优点和缺点有哪些？

网络地址转换NAT：解决专用网内部的一些分配了专用IP地址的主机与互联网上的主机通信的问题。

所有使用本地地址的主机在和外界通信时，都要在NAT路由器上将其本地地址转换成全球IP地址，才能和互联网连接。

NAT的优点：1.节省公有合法IP地址 2.处理地址交叉 3.增强灵活性 4.安全性

NAT的缺点：1.延迟增大 2.配置和维护的复杂性 3.不支持某些应用

解决IPv4地址紧缺的办法？

1.网络地址转换NAT：在自治系统内部的专用弯的主机使用互联网提供的专用IP地址，该IP地址只能在专用网内部使用，任何路由器对于专用IP地址都不予转发，同时利用网络地址转换NAT路由器将专用IP地址转换成在全球范围唯一的IP地址与互联网上的其他主机进行通信。

2.CIDR构成超网：CIDR消除了子网划分的概念，将IP地址由原来的三级编址又转换成二级编址，每个地址都属于一个CIDR地址块，根据CIDR地址块进行路由转发，更加有效地分配IPv4的地址空间。

3、动态分配

4、升级IPv6：IPv6 并不是 IPv4 的简单升级版，他们是两个互不相干的协议，彼此并不兼容。而 IPv6 用 16 个字节 128 个比特位来表示一个地址，相比于 IPv4 的 4 个字节 32 个比特位，大了不止一点点。使用 IPv6 地球上的每一粒沙子分配一个 IP 地址都是够用的。

TCP与UDP的区别

1、TCP 面向连接，UDP 是无连接的；

2、TCP 提供可靠的服务，也就是说，通过 TCP 连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，且按序到达；

3、UDP 尽最大努力交付，即不保证可靠交付

4、TCP 的逻辑通信信道是全双工的可靠信道；UDP 则是不可靠信道

5、每一条 TCP 连接只能是点到点的（一对一）；UDP 支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信

6、TCP 面向字节流（可能出现黏包问题），实际上是 TCP 把数据看成一连串无结构的字节流；UDP 是面向报文的（不会出现黏包问题）

7、UDP 没有拥塞控制，因此网络出现拥塞不会使源主机的发送速率降低（对实时应用很有用，如 IP 电话，实时视频会议等）

8、TCP 首部开销20字节；UDP 的首部开销小，只有 8 个字节

对于视频网站和视频聊天，是用 TCP 还是用 UDP

 TCP和UDP是质量和实时性的权衡。

  对于视频网站，完全可以缓冲20秒再播放，不会带来什么影响，但如果视频画面模糊不清晰肯定是不好的，所以用TCP。

  而对于视频聊天，如果缓冲5秒，相信整个聊天已经没法愉快的进行了，而这时出现一些画面质量的损失是可以接受的，所以用UDP。

在某些场景下，为什么 UDP 比 TCP 更有优势

  UDP以其简单、传输快的优势，在越来越多的场景下取代了TCP，如实时游戏。

  网速的提升给UDP的稳定性提供了可靠的网络保障，丢包率会很低，如果使用应用层重传，能够保证传输的可靠性。

  而若采用TCP，一旦发生丢包，TCP会将后续的包先缓存起来，等前面的包重传并接收到后再继续发送，延时会越来越大

手机联网上网有几种方式

  目前手机常用的上网方式有两种，一是通过手机数据流量，二是通过连接无线网络。

（1）开启手机的数据开关，通过手机卡实现上网，不过此种上网方式会消耗手机流量，运营商会收取费用。

（2）开启手机的WLAN功能，然后连接无线路由器上网，此种方法上网，有一定局限性，必须在路由器的信号范围内才可以正常连接使用，不过此种方式上网是免费的。

TCP的可靠性如何保证？

1、确认和超时重传

2、数据合理分片和排序

3、流量控制

4、拥塞控制

5、数据校验

（1）确认和重传：接收方收到报文就会确认，发送方发送一段时间后没有收到确认就重传。

（2）数据校验：检测数据在传输过程中是否发生变化，若校验出包有错，则丢弃报文段并且不给出响应，这时TCP发送数据超时后会重发数据。

（3）数据合理分片和排序：TCP会根据最大传输单元合理分片，以防止在传输过程中进行二次分片。接收方会缓存未按序到达的数据，重新排序后再交给应用层。

（4）流量控制：TCP连接的每一方都有固定大小的缓冲空间。TCP的接收端只允许另一端发送接收端缓冲区所能接纳的数据，这可以防止较快主机致使较慢主机的缓冲区溢出。TCP使用的流量控制协议是可变大小的滑动窗口协议。

（5）拥塞控制：当网络拥塞时，TCP会减少数据的发送，以防止全网中网络负载过重。

为什么不采用“两次握手”建立连接呢？

这主要是为了防止已失效的连接请求报文段突然又传送到服务器而产生错误。比如客户端向服务器发出TCP连接请求，第一个连接请求报文在网络的某个结点长时间滞留，客户端超时后认为报文丢失，于是再重传一次连接请求，服务器收到后建立连接。数据传输完毕后双方断开连接。而此时，前一个滞留在网络中的连接请求到达服务器，而服务器会认为客户端又发来连接请求，此时若使用三次握手，则服务器向客户端返回确认报文段，但由于这是一个失效的报文段，所以客户端将不会对服务器发送的确认报文段进行确认，也就不会错误地再次建立连接。但若采用的是“两次握手”，则这种情况下服务器认为传输连接已经建立，并一直等待客户端传输数据，而客户端此时并无连接请求，这样就造成了服务器的资源白白浪费。

为何不采用“三次挥手“释放连接

如果客户端已经和服务器建立了TCP连接，当客户端主动断开与服务器的连接时，经过前两次挥手，客户端到服务器端的连接已经释放。在第三次挥手时，服务器往客户端发送连接释放报文段，如果客户端不进行第四次挥手对该报文进行确认，那么该报文一旦丢失，客户端将一直处于无法关闭状态。因为此时服务器已经关闭连接了，无法再次发送连接释放报文。

TCP拥塞控制的四种算法

拥塞控制是指防止过多的数据注入网络，防止网络中的路由器或链路过载。

（1）慢开始算法

在TCP刚刚连接好并开始发送TCP报文段时，先令拥塞窗口为1,即一个最大报文段的长度。每收到一个对新报文段的确认后，拥塞窗口+1。也就是每经过一个往返时延，拥塞窗口加倍。慢开始一直把拥塞窗口增大到慢开始门限，然后改用拥塞避免算法。

（2）拥塞避免算法

发送端的拥塞窗口每经过一个往返时延就增加1，而不是加倍，使拥塞窗口按线性规律缓慢增长，也就是加法增大。而当出现一次超时时，令慢开始门限等于当前拥塞窗口的一半，并重置拥塞窗口为1，也就是乘法减少。

（3）快重传

当发送方连续收到三个重复的ACK报文时，直接重传对方尚未收到的报文段，而不必等待那个报文段设置的重传计时器超时。

（4）快恢复

发送端收到连续三个冗余ACK时，把慢开始门限设置为出现拥塞时发送方拥塞窗口的一半。与慢开始的不同之处是，它把拥塞窗口的值设置为慢开始门限改变后的数值，而不是1，然后开始执行拥塞避免算法使拥塞窗口缓慢地线性增大

路由器、交换机、防火墙？

交换机负责连接网络设备（如交换机、路由器、防火墙、无线AP等）和终端设备（如计算机、服务器、摄像头、网络打印机等）；

路由器实现局域网与局域网的互联，局域网与Internet的互联；

而防火墙作为一个安全网络设备，作用于内部网络与内部网络之间，或者内部网络与Internet之间。

总的来说，交换机负责连接设备，路由器负责连接网络，防火墙负责网络访问限制。

计算机网络和分布式计算机系统的区别?

两者在计算机硬件连接、系统拓朴结构和通信控制等方面基本都是一样的,它们都具有通信和资源共享的功能。

区别关键在于:分布式计算机系统是在分布式计算机操作系统支持下,进行分布式数据库处理的,也就是说各互联的计算机可以互相协调工作,共同完成一项任务,多台计算机上并行运行。且具有透明性,用户不知道数据、资源的具体位置,整个网络中所有计算机就像是一台计算机一样;而计算机网络却不具备这种功能,计算机网络系统中的各计算机通常是各自独立进行工作的。

互联网、因特网、万维网，上网用的哪个网？

从范围上来说：互联网 > 因特网 > 万维网

互联网（internet 注意 i 小写）：多个网络通过路由器互连起来，这样就构成了一个覆盖范围更大的网络，即互连网（互联网）。因此，互联网又称为“网络的网络（Network of Networks）”。

因特网（Internet 注意 I 大写）：因特网（Internet）是世界上最大的互连网络（用户数以亿计，互连的网络数以百万计）。

万维网（World Wide Web）：万维网是文件、图片、多媒体和其他资源的集合，资源通过超链接互相连接形成网络，并使用统一资源标志符（URL）标识。HTTP是万维网的主要访问协议。

万维网也称为Web，是因特网中的一项服务（web服务），除了万维网，因特网还包括了许多其他服务，例如：电子邮件服务，FTP，Telnet等等

目前由于因特网的广泛使用，因此互联网有时直接指代因特网，但是我们可以从英语名字中看出不同，互联网：internet，因特网：Internet。广义上的互联网是很大的，两台电脑组成的网络也能称为互联网，但是不能称为因特网。