前端面试题——网络篇

文章目录

前言
IPv4和IPv6的区别
OSI 模型
三次握手与四次挥手

前言

准备了一些网络部分高频面试题，有需要的小伙伴可以收藏，需要的时候看看，也会持续更新。

IPv4和IPv6的区别

1.地址空间不同

ipv4 使用 32 位地址，可分配的地址空间为 2^32 个，约 42 亿个独立 ip 地址
ipv6 使用 128 位地址，地址空间为 2^128 个，约 340 亿个独立 ip 地址

2.地址表示方法不同

ipv4 地址通常由四个十进制数字表示，例如 192.168.0.1
ipv6 地址由八个十六进制数字表示，例如 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

3.安全性不同

ipv4 缺乏内置的安全性，通常需要其他协议（如 IPSec）进行安全性增强
ipv6 则内置了 IPSec，支持端到端的安全通信

4.配置方式不同

ipv4 可以通过手动配置或 DHCP 自动配置
ipv6 则通常需要使用 ICMPv6 或 SLAAC（DHCPv6 的无状态地址自动配置）进行地址配置

OSI 模型

模型分层

1.物理层：物理层的作用就是保证双向传输，双向通讯

2.数据链路层：交换机就是工作在二层数据链路层。链路层主要有三个功能

它提供了通讯过程中要用到的 MAC 地址
负责数据帧的转发。数据链路层传输的数据被称为数据帧
提供错误检测机制

3.网络层：路由器工作在第三层网络层。网络层一共有四个功能

提供逻辑 IP 地址
连接不同的媒介类型（内网和外网），使不同的媒介之间可以相互通信
根据路由器运行的不同的路由协议选择最佳路径
在选好的最佳路径上负责路由数据包

4.传输层：传输层的功能是它提供了端口号码的概念（port）

5.会话层：会话层的作用是负责在应用程序之间建立维护并拆除会话连接

6.表示层：表示层的作用是负责数据加密。其提供了四种常见的加密方式

对称加密：加密方与解密方使用相同的密钥
非对称加密：一把私钥、N 种公钥
HASH 256 加密
光密

7.应用层：给用户和抽象的网络之间提供一个接口，使用户可以通过使用应用程序、app 来使用整个的 6 层网络模型

功能

1.从网络功能的角度观察：下面 4 层（物理层、数据链路层、网络层和传输层）主要提供数据传输和交换功能，即以节点到节点之间的通信为主；

2.第 4 层作为上下两部分的桥梁，是整个网络体系结构中最关键的部分；

3.而上 3 层（会话层、表示层和应用层）则以提供用户与应用程序之间的信息和数据处理功能为主。简言之，下 4 层主要完成通信子网的功能，上 3 层主要完成资源子网的功能。

TCP/IP 分层协议

OSI 只是存在于概念和理论上的一种模型，缺点是分层太多，增加了网络工作的复杂性，所以没有大规模应用，后来进行简化后，合并了一些层，最终保留了 4 层，就是所谓的 TCP/IP 模型

链路层：这一层负责在物理网络连接上发送和接收数据。它包含了各种硬件协议，如HTTP、FTP、SMTP，这些协议在不同的应用程序中用于传输和接收数据。
网络层：对应于 OSI 七层参考模型的网络层。本层包含 IP 协议、RIP 协议（Routing Information Protocol，路由信息协议)，负责数据的包装、寻址和路由。同时还包含网间控制报文协议（Internet Control Message Protocol，ICMP）用来提供网络诊断信息。
传输层：对应于 OSI 七层参考模型的传输层，它提供两种端到端的通信服务。其中 TCP 协议（Transmission Control Protocol）提供可靠的数据流运输服务，UDP 协议（User Datagram Protocol）提供不可靠的用户数据报服务。
应用层：对应于 OSI 七层参考模型的应用层和表示层。因特网的应用层协议包括 Finger、Whois、FTP（文件传输协议）、Gopher、HTTP（超文本传输协议）、Telent（远程终端协议）、SMTP（简单邮件传送协议）、IRC（因特网中继会话）、NNTP（网络新闻传输协议）等。

三次握手与四次挥手

三次握手和四次挥手是TCP协议中建立连接和断开连接的过程，它们保证了数据传输的可靠性。

三次握手

三次握手是TCP协议中客户端和服务端建立连接的过程，目的是为了同步双方的序列号和确认号，并交换网络信息，确保双方都做好了数据通信的准备。过程如下：

第一次握手：客户端发送一个带有SYN（Synchronize）标志的数据包到服务器，表示希望建立连接。这个数据包还会包含客户端选择的初始序列号(ISN, Initial Sequence Number)。此时，客户端处于SYN_SENT状态。
第二次握手：服务器收到客户端的SYN后，会以自己的SYN作为应答，同时设置ACK（Acknowledgment）标志位，表示确认收到了客户端的SYN。服务器也会选择自己的初始序列号，并且将确认序号设置为客户端ISN加1，表示期望从客户端收到的下一个数据包的序列号。然后将这个数据包发送给客户端。这时，服务器进入SYN_RECV状态。
第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包后，会向服务器发送一个确认包，其中ACK标志位被设置为1，确认序号设置为服务器ISN加1，表示已经收到了服务器的SYN。同时，客户端可能还会携带数据在这个ACK包中。这个ACK包发送完毕后，客户端和服务器都进入了ESTABLISHED状态，表示连接已建立，可以开始数据传输。

简言

客户端发起连接请求（SYN），告知服务端想建立连接。
服务端收到后确认并同意连接（SYN+ACK），同时告诉客户端自己准备好通信。
客户端收到服务端确认后，最终确认连接已建立（ACK）。

四次挥手

四次挥手是TCP协议中客户端或服务端请求断开连接的过程，它确保了两个方向上的数据传输都已正确结束，且双方都同意关闭连接。过程如下：

第一次挥手：假设客户端想要关闭连接，它会发送一个FIN（Finish）标志的数据包给服务器，告诉服务器自己没有数据要发送了。客户端进入FIN_WAIT_1状态。
第二次挥手：服务器收到客户端的FIN后，会回复一个ACK确认包，确认序号为客户端发送的FIN的序列号加1，表示已经接收到客户端的关闭请求。此时，服务器可能还有数据需要发送给客户端，所以服务器不会立即关闭连接，而是进入CLOSE_WAIT状态。
第三次挥手：当服务器确定自己也没有数据需要发送给客户端时，会发送一个FIN给客户端，告诉客户端服务器也没有数据要发送了。服务器进入LAST_ACK状态。
第四次挥手：客户端收到服务器的FIN后，会发送一个ACK给服务器，确认序号为服务器发送的FIN的序列号加1，表示确认收到了服务器的关闭请求。客户端进入TIME_WAIT状态，等待一段时间（通常为2MSL，即两倍的最大报文生存时间）后关闭连接，以确保最后一个ACK能够到达服务器。服务器在收到这个ACK后，关闭连接，进入CLOSED状态。

简言

客户端请求断开连接（FIN）。
服务端确认收到断开请求（ACK），但可能还在处理数据发送。
服务端完成数据发送后，也请求断开（FIN）。
客户端确认服务端的断开请求（ACK），双方等待一段时间后彻底关闭连接。

总结

通过这三次握手和四次挥手的过程，TCP协议确保了连接的可靠建立与优雅关闭。