计算机网络

1. 什么是计算机网络？

计算机网络是通过通信设备和传输媒介将计算机及其他设备连接在一起，以实现数据传输、资源共享和远程访问。 计算机网络可以是局部的（如局域网LAN），也可以是广域的（如互联网WAN）。 通过网络，计算机可以互相交换信息，共享硬件和软件资源。

2. 计算机网络拓扑结构

计算机网络拓扑是指网络中各节点（如计算机、交换机等）如何物理或逻辑连接的结构。 常见的拓扑结构有：

• 星型拓扑 ：所有设备都通过中央设备（如交换机、集线器）连接。 优点是易于扩展和管理，但中央设备故障会影响整个网络。
• 总线型拓扑 ：所有设备通过一条主干线连接，优点是成本低，但总线故障可能导致整个网络瘫痪。
• 环型拓扑 ：设备按环状连接，数据按照特定方向传输，环中任何一个节点故障都会影响整个网络。
• 树型拓扑 ：结合了星型和总线型的优点，适用于大规模网络。
• 网状拓扑 ：每个设备与其他多个设备相连接，提供冗余路径以提高可靠性。

3. 局域网（LAN）

局域网（Local Area Network）是覆盖小范围区域的网络，如家庭、办公室或学校。 局域网的特点是高传输速度（一般为100 Mbps或更高）、低延迟和成本低。 常见的局域网技术有以太网和Wi-Fi。

4. OSI/ISO模型与TCP/IP模型

• OSI模型 （开放系统互联模型）：将网络通信过程分为7层，从上到下依次是：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。
• TCP/IP模型 ：主要分为4层，分别是：应用层、传输层、网络层、数据链路层（物理层和数据链路层合并在一起）。 TCP/IP模型更贴合实际的网络协议实现。
• 都采用了层次结构的概念,层的功能大体相似,都具有基于独立协议栈。
• ISO/OSI参考模型划分为七层;TCP/IP参考模型划分为四层。④ISO/OSI的网络层支持无连接和面向连接的通信,传输层只支持面向连接的通信;TCP/IP的网络层只支持无连接的通信,传输层提供无连接和面向连接的通信。

物理层

5. 物理层主要功能

物理层是OSI模型的第一层，主要负责将数据以电信号、光信号或无线信号的形式传输到物理媒介。 它定义了数据的电气特性、传输速率、物理连接方式等。 物理层的任务包括：

• 信号的传输和接收
• 数据的编码和解码
• 介质访问控制（如点对点的连接方式）

6. 计算码元

计算码元（Signal Element）是物理层传输的最小数据单元，通常由0和1的电信号或光信号表示。 在数字信号传输中，每个码元代表一段固定时长的信号波形，组成数据传输流。

7. 物理层中的传输介质

物理层传输数据所使用的介质包括：

• 双绞线 （如Cat 5e，Cat 6）：广泛用于以太网连接。
• 同轴电缆 ：用于较老的以太网和电视信号传输。
• 光纤 ：用于高速、大容量的长距离传输。
• 无线电波 ：如Wi-Fi、蓝牙等无线通信技术。

8. 什么是直通线，什么是交叉线？

• 直通线（Straight-through Cable） ：两端的接线顺序相同，适用于不同类型设备间的连接，如计算机连接到交换机。
• 交叉线（Crossover Cable） ：两端的接线顺序不同，适用于相同类型设备之间的连接，如计算机连接到计算机。

数据链路层

9. 数据链路层的下一层和上一层

• 上一层 ：物理层，负责数据的传输。
• 下一层 ：网络层，负责数据的路由和转发。

10. 数据链路层与网络层的关系

• 数据链路层通过物理地址（如MAC地址）提供点对点的数据传输功能。 （以太网协议）
• 网络层通过逻辑地址（如IP地址）提供端到端的数据传输功能。（ip协议）
• 数据链路层为网络层提供了基础服务，网络层在数据链路层提供的两个相邻端点之间的数据帧传送的基础上，进一步管理网络中的数据通信‌ 1。
• 数据包在传输过程中需要依赖于数据链路层的帧传输机制。 数据链路层负责将网络层生成的数据包封装成帧，并在物理链路上传输‌ 1。

11. 数据链路层的5个功能

数据链路层的主要功能包括：

• 帧的封装 ：将网络层传输的数据包封装成帧，添加源和目的MAC地址。
• 地址识别 ：通过MAC地址进行设备的唯一标识。
• 差错检测 ：使用校验码（如CRC）检测帧在传输过程中是否出现错误。
• 流量控制 ：控制数据的发送速率，避免拥堵。
• 介质访问控制 ：控制设备在共享介质上的访问（如CSMA/CD）。

12. 循环冗余校验码（CRC）

CRC是一种用于数据错误检测的技术，它将数据视为一个多项式，进行除法运算，得到一个校验码。 接收端使用相同的除法运算验证数据是否完整无误。 如果CRC值不匹配，数据就会被认为存在错误。

13. 点对点传输的协议（PPP协议）

PPP协议（Point-to-Point Protocol）用于在两个设备之间建立直接连接，它提供了认证、加密、数据压缩等功能。 常用于拨号网络和宽带连接。 PPP协议支持多种网络层协议，如IP、IPX等。

1.提供差错检测但是不提供纠错

2.只支持全双工链路

3.仅支持点对点的链路通信，不支持多点心线路

4.ppp的两端可以运行不同的网络协议。

5.ppp是面向字节的。

14. 以太网的几个标准

以太网的标准由IEEE 802.3定义，主要包括：

10Base-fp（无源）用于星性拓扑距离不超过1KM最多33个站点

10Base-Fl（链路）连接点不超过2KM

10Bsae-FB（主干）连接转发器不超过2KM

15. MAC地址

MAC（媒体访问控制地址）地址是物理层设备的唯一标识符，通常为48位（6字节）。 它在网络中用于唯一标识设备，每个网络接口卡（NIC）都有一个唯一的MAC地址。

16. CSMA工作原理

CSMA（Carrier Sense Multiple Access）是一种介质访问控制协议。

1. ‌**载波监听（Carrier Sense）**‌：在发送数据之前，节点首先监听信道是否空闲。如果信道空闲，则准备发送数据；如果信道忙碌，则继续监听，直到信道空闲。
2. ‌**冲突检测（Collision Detection）**‌：在发送数据的同时，节点会检测是否发生冲突。如果在发送过程中检测到冲突，则立即停止发送，并发送一个拥塞信号，通知其他站点发生了冲突。
3. ‌**多路访问（Multiple Access）**‌：多个站点可以同时访问信道，但有可能会发生冲突。当两个或多个站点同时检测到信道空闲并开始发送数据时，就会发生冲突。
4. ‌**随机退避（Random Backoff）**‌：发生冲突后，每个站点会等待一段随机时间后再重新尝试发送，以减少再次冲突的概率。这个过程会重复进行，直到数据成功发送或再次发生冲突。

17. 虚拟局域网 （VLAN）

VLAN（Virtual Local Area Network）是一种逻辑划分物理网络的技术，使得即使设备处于不同的物理位置，也可以在同一个逻辑网络中进行通信。 VLAN有助于提高网络的安全性、管理性和性能。

网络层

18. 网络层实现的主要功能

网络层的主要功能包括：

• 实现主机间的通信
• 不同类型网络转换
• 屏蔽网络差异，提供透明传输
• 为网络通信提供路由选择
• 数据的封装和解封
• 差错控制

19. IP地址组成与种类

IP地址是32位二进制数，通常表示为4个字节，每个字节用十进制表示（如192.168.1.1）。 IP地址分为A类、B类、C类、D类、E类：

• A类 ：1.0.0.0到127.255.255.255，适用于大型网络。
• B类 ：128.0.0.0到191.255.255.255，中型网络。
• C类 ：192.0.0.0到223.255.255.255，适用于小型网络。

20. 数据报的分片

数据报分片是当数据包超过网络最大传输单元（MTU）时，将数据包分割成多个小片段进行传输。 每个分片都有自己的头部信息，接收端重新组合这些分片。

数据报封片可在路径上任何路由器中进行

封片满足两个条件第一：各片尽可能要大。第二必须是8字节的整倍数。

21. ARP与逆地址解析协议

ARP即以太网解析协议用于根据IP地址查找对应的MAC地址。逆地址解析协议物理地址到IP地址的映射。

22. 划分子网的方法

划分子网的方法主要是通过调整子网掩码，划分IP地址空间。常用的方法是借用主机部分的位来创建更多的子网。

23. 子网掩码

子网掩码用于区分IP地址的网络部分和主机部分。 掩码中的1代表网络部分，0代表主机部分。 通过子网掩码，可以确定设备是否在同一子网内。

传输层

24. TCP与UDP协议的对比

• TCP ：面向连接、可靠传输、流量控制、拥塞控制、顺序传输。
• UDP ：无连接、不可靠、无流量控制和拥塞控制、适用于实时应用。

25. TCP建立连接（三次握手）与断开连接（四次挥手）

• 三次握手 ：客户端和服务器通过三次交换信号建立连接。

• 四次挥手 ：连接断开时，双方通过四次交换信号确认。

• 首次握手是客户端向服务器发送SYN包,第二次握手是服务器收到SYN包后向客户端发送SYN-ACK包,第三次握手是客户端收到SYN-ACK包后向服务器发送ACK包,完成三次握手,建立TCP连接。

  TCP的四次挥手是关闭TCP连接的过程,第一次挥手是客户端向服务器发送FIN包,表示不再发送数据;第二次挥手是服务器收到FIN包后向客户端发送ACK包,确认收到关闭请求;第三次挥手是服务器关闭与客户端的连接,向客户端发送FIN包;第四次挥手是客户端收到FIN包后发送ACK包,确认关闭请求并关闭连接。

应用层

26. DNS（域名系统）

1.域名的命名空间

2.域名的解析

DNS将域名转换为IP地址，使得用户可以使用易记的域名访问网站，而无需记住复杂的IP地址。

27. FTP协议

FTP（File Transfer Protocol）是一种用于文件传输的协议，支持客户端与服务器之间的文件上传和下载。 它有认证机制，确保数据安全。 20，21端口

28. HTTP协议

HTTP（Hypertext Transfer Protocol）是万维网的数据传输协议，主要用于浏览器与服务器之间传输

1. • HTTP协议基于TCP（传输控制协议）实现请求-响应模型。
   • 客户端（如浏览器）向服务器发送HTTP请求，请求包含请求方法（如GET、POST）、请求的URL和HTTP版本等信息。
   • 服务器接收到请求后，处理请求并返回相应的HTTP响应，响应包含状态码（如200表示成功）、响应头和响应体（如HTML文档）。
2. ‌ 请求和响应报文 ‌ ：
   • HTTP请求报文由请求行、请求头和请求体（可选）组成。
   • HTTP响应报文由状态行、响应头、响应空行和响应体组成。

29.网络协议三要素

语法，语义，时序

30. DHCP协议

DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）用于自动分配IP地址和其他网络配置信息给网络中的设备。