计算机网络 面试题

计算机网络面试题

IP数据包的组成

如图，一个刻度表示1个二进制位（比特）。

• 1-1.版本 4位，表示版本号，目前最广泛的是4=B1000，即常说的IPv4；相信IPv6以后会广泛应用，它能给世界上每个纽扣都分配一个IP地址。

• 1-2.头部长 4位，数据包头部长度。它表示数据包头部包括多少个32位长整型，也就是多少个4字节的数据。无选项则为5（红色部分）。
  例如，0101 = Header Length : 20Bytes(5) 首部长度占4 bit ，可表示的最大数值为15个单位（1111），一个单位代表四个字节，最大为60字节。
  在没有可选选项的情况下，IP数据包的头部是20字节。

• 1-3.服务类型，包括8个二进制位，每个位的意义如下：

  • 过程字段：3位，设置了数据包的重要性，取值越大数据越重要，取值范围为：0（正常）~ 7（网络控制）
  • 延迟字段：1位，取值：0（正常）、1（期特低的延迟）
  • 流量字段：1位，取值：0（正常）、1（期特高的流量）
  • 可靠性字段：1位，取值：0（正常）、1（期特高的可靠性）
  • 成本字段：1位，取值：0（正常）、1（期特最小成本）
  • 保留字段：1位 ，未使用

• 1-4.包裹总长16位，当前数据包的总长度，单位是字节。当然最大只能是65535，及64KB。

• 2-1.重组标识 16位，发送主机赋予的标识，以便接收方进行分片重组。

• 2-2.标志 3位，他们各自的意义如下：
  保留段位(2)：1位，未使用
  不分段位(1)：1位，取值：0（允许数据报分段）、1（数据报不能分段）
  更多段位(0)：1位，取值：0（数据包后面没有包，该包为最后的包）、1（数据包后面有更多的包）

• 2-3. 段偏移量 13位，与更多段位组合，帮助接收方组合分段的报文，以字节为单位。数据分片可以参考下图。
  
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• 3-1.生存时间 8位，经常ping命令看到的TTL（Time To Live）就是这个，每经过一个路由器，该值就减一，到零丢弃。

• 3-2.协议代码 8位，表明使用该包裹的上层协议，如TCP=6，ICMP=1，UDP=17等。

• 3-3.头检验和 16位，是IPv4数据包头部的校验和。

• 4-1.源始地址，32位4字节，我们常看到的IP是将每个字节用点（.）分开，如此而已。

• 5-1.目的地址，32位，同上。

• 6-1.可选项，主要是给一些特殊的情况使用，往往安全路由会当作攻击而过滤掉，普联（TP_LINK）的TL-ER5110路由就能这么做。

• 7-1.用户数据。

TCP数据包结构

• 源端口：发送数据端套接字的端口号
• 目的端口：目的套接字端口号
• 顺序号：该数据报第一个数据字节的序列号，用作标识该报文段序列号
• 应答号：存放的是发送方期望收到的数据段序号，算作是对收到报文的一个确认。ACK标志为 0 时，应答号部分无效(例如首个连接的[SYN]数据包)，ACK标志为1时应答号才有效
• TCP首部长度：标明TCP协议报头长度，单位是32bit即4个字节，其最小值为5（5 x 4 = 20 byte，这个长度是除去可选项的长度），从上图中看出，其规定头部长为 4 bit，所以最大值为 15， 15 x 4 = 60 byte可以算出可选项长度大为40个字节(60 byte - 20 byte = 40 byte)
• 保留位：保留字段长度为3位，必须全置为0
  标记：

• 窗口：表示发送方还可以接受数据大小，防止对方发送数据大于自己的缓冲数据区，从应答字段的顺序号开始计。
• 效验和：效验和覆盖整个TCP报文段，强制字段，由发送端计算存储，接收端进行验证
• 紧急指针：当Urgent标志置1时，紧急指针才有效
• 可选项：至多40个字节。

ICMP协议

字段类型：

• 类型：占8位
• 代码：占8位
• 检验和：占16位

字段说明：

• ICMP所有报文的前4个字节都是一样的，但是剩下的其他字节则互不相同。
  其它字段都ICMP报文类型不同而不同。

• 8位类型和8位代码字段一起决定了ICMP报文的类型。
  类型8，代码0：表示回显请求(ping请求)。
  类型0，代码0：表示回显应答(ping应答)
  类型11，代码0：超时

• 16位的检验和字段：包括数据在内的整个ICMP数据包的检验和；其计算方法和IP头部检验和的计算方法一样的。

TCP 黏包问题

原因
TCP 是一个基于字节流的传输服务（UDP 基于报文的），“流” 意味着 TCP 所传输的数据是没有边界的。所以可能会出现两个数据包黏在一起的情况。

解决
发送定长包。如果每个消息的大小都是一样的，那么在接收对等方只要累计接收数据，直到数据等于一个定长的数值就将它作为一个消息。
包头加上包体长度。包头是定长的 4 个字节，说明了包体的长度。接收对等方先接收包头长度，依据包头长度来接收包体。
在数据包之间设置边界，如添加特殊符号 \r\n 标记。FTP 协议正是这么做的。但问题在于如果数据正文中也含有 \r\n，则会误判为消息的边界。
使用更加复杂的应用层协议。

参考文章

https://www.cnblogs.com/larry-luo/p/10983633.html
https://github.com/huihut/interview
https://www.jianshu.com/p/39b23068bb0f