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计算机网络保研笔记

子网掩码的作用

子网掩码的作用是将IP地址划分为网络部分和主机部分，从而将较大的网络划分为更小的子网，便于提高IP地址的管理效率，同时使用CIDR来合并子网有利于优化网络流量管理，这样一个CIDR地址块可以表示很多很多原来传统分类的路由，便于实现路由聚合，减少路由器之间交换的路由信息量，便于路由转发

计网的七层模型和五层模型

物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层

物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层

网络接口层、网际层、传输层、应用层

分层的原因：分层是将复杂问题简单化、局部化的有效方法

• 物理层负责在物理媒介上实现数据链路的建立以及传输比特流
• 数据链路层负责处理帧的传输，包括帧的同步、差错控制和流量控制
• 网络层负责数据包从源到目的地的传输和路由选择
• 传输层负责提供端到端的数据传输服务，确保数据的完整性和可靠性
• 应用层为应用软件提供各种服务

数据链路层的作用

数据链路层负责处理帧的传输，包括帧的同步、差错控制和流量控制

输入数据在各层的名称

物理层——位，数据链路层——帧，网络层——包，传输层——报文段

浏览器输入域名后发生了什么

首先使用应用层协议DNS进行域名解析为IP地址，这个过程中传输层使用UDP向DNS服务器发送请求，获得解析出来的域名的IP地址，之后浏览器和服务器建立TCP连接，应用层此时为HTTP或HTTPS协议，之后浏览器发出GET请求，服务器响应将对应资源发给浏览器，最后TCP连接释放

TCP拥塞控制

TCP基于滑动窗口协议实现可靠传输和流量控制,TCP的可靠传输通过校验和+超时重传实现

慢启动、拥塞避免、快重传、快恢复

慢启动就是发送方先少量发送数据包，并逐渐增大发送数据量直到达到拥塞窗口大小

拥塞避免是拥塞窗口达到一定大小后使用线性增长拥塞窗口

快重传指接收方一定时间内没有收到某个数据，发送方会重传数据包，但如果发送方收到三个重复的确认应答，也会立即重传，并采用拥塞避免方式增加拥塞窗口，这就是快恢复

交换机的功能

交换机位于数据链路层，用于在局域网中连接多个设备，并根据设备的MAC地址将数据包发送到正确的目的地。

有哪些网关协议

内部网关协议有RIP和OSPF，RIP协议基于距离向量算法，使用跳数作为度量标准，适用于小型网络。RIP每30秒广播一次路由表，但最大跳数为15，限制了其在大规模网络中的应用。OSPF基于链路状态算法，使用Dijkstra算法计算最短路径，适用于大型复杂网络。

外部网关协议有BGP，BGP协议是一种路径向量协议，主要用于自治系统之间的路由选择，能够处理大规模网络。

TCP和UDP的对比

TCP和UDP都是传输层的常用协议

TCP是面向连接、可靠的协议，提供可靠的数据传输、流量控制、拥塞控制，适用于要求数据传输可靠性较高的场景，如文件传输、电子邮件等，基于TCP的典型应用协议有HTTP，FTP等

UDP是无连接、非可靠的协议，不提供可靠性保证，适用于数据传输实时性较高，可靠性较低的应用场景，如在线游戏等，基于UDP的协议有DNS，RIP等

路由器和交换机的对比

路由器工作在网络层，它通过IP地址来转发数据包，实现不同子网间通信；交换机位于数据链路层，通过MAC地址来转发数据帧，实现同一子网内物理地址的交换。路由器可以连接不同的子网形成较大的网络拓扑结构，而交换机通常用于同一个子网内的网络拓扑，范围比路由器小

TCP和IP协议的区别

IP是工作在网络层的协议，负责将互联网中的数据包从一个节点送到另一个节点，是无连接不可靠传输。IP协议中主要包括ARP，RARP，ICMP和IGMP四个协议，ARP负责将IP地址解析为物理地址，RARP负责将已知的物理地址（如MAC地址）解析为IP地址，ICMP用于报告出错和测试等控制信息，如常见的ping指令和Tracert指令就是建立在ICMP协议上的应用层协议，IGMP用于多播通信

介绍一下路由算法

在网络中，路由器根据路由表转发分组，路由信息是由路由协议产生的，路由算法是路由协议的基础与核心。首先路由分为静态路由和动态路由，静态路由适用于小规模且变化较少的网络，由人工设置路由，而动态路由可以自适应路由选择，适用于较大规模、频繁变化的网络，主要分为距离向量路由算法，对应RIP协议和链路状态路由算法，对应OSPF协议两种

自治系统的概念

在单一的技术管理下的一组路由器

TCP连接的三次握手的过程，为什么需要3次握手

第一次握手客户端向服务器发送一个SYN（同步序列号）报文，表示希望建立连接，并同步序列号。第二次握手服务器收到SYN报文后，回应一个SYN+ACK（确认）报文，确认收到了客户端的连接请求，并向客户端发送自己的SYN报文，第三次握手客户端收到SYN+ACK报文后，回复ACK报文，确认服务器的请求，此时连接建立成功。
3次握手是为了防止失效的连接请求在服务器端占用资源，防止TCP SYN洪泛攻击导致服务器资源浪费

TCP结束连接就是互相发送FIN同步序列号并返回ACK的过程，因为需要双方均释放资源，所以需要四次握手

数据链路层常用的成帧方法

字符计数法是在帧头部指明本帧的字节数

字符填充的首尾定界法是用专门的字符来标记帧的起始和结尾

比特填充的首尾定界法是用特定比特序列作为帧起始和结尾

物理编码违例法是如在曼彻斯特编码种使用全低电平或全高电平来标记开始和结尾

数据链路层常用的检错编码

奇偶校验法，校验和法和循环冗余校验码法

介绍一下CSMA/CD协议

CSMA/CD协议位于数据链路层，属于半双工通信机制，主要用于解决多个设备共享同一通信信道时的冲突问题。在CSMA/CD中，设备在发送数据前会首先监听信道，检查是否有其他设备正在传输数据（载波监听）。如果信道空闲，设备会开始发送数据；如果信道繁忙，设备会等待一段随机时间后再重新尝试发送。然而，设备同时监听信道的过程中，可能仍会发生碰撞（碰撞检测）。一旦检测到碰撞，所有发送的设备会立即停止发送，发送一个冲突信号（碰撞强化），随后各自等待一段随机退避时间，再次尝试发送（碰撞避免）。通过这种机制，CSMA/CD有效地减少了数据碰撞的概率，保证了网络的稳定传输。

介绍一下NAT

网络地址转换（NAT，Network Address Translation）是一种用于将私有IP地址转换为公共IP地址的技术，主要用于节约IP地址和增强网络安全。在NAT中，当设备在私有网络中发出请求时，路由器会将其转换为公共IP地址和一个可用端口。当返回数据包到达NAT设备时，它会使用之前记录的信息，将数据包的目标IP和端口转换回私有IP地址和端口，从而确保数据能够正确送达内部设备。