目录
OSI七层模型与TCP/IP五层模型
TCP与UDP协议
TCP三次握手与四次挥手
HTTP与HTTPS
DNS解析过程
网络层协议
ARP协议
负载均衡与CDN
网络安全
经典面试场景题
OSI七层模型与TCP/IP五层模型
分层对比
| OSI七层模型 | TCP/IP五层模型 | 核心协议/设备 | 功能描述 |
|---|---|---|---|
| 应用层 | 应用层 | HTTP, DNS, FTP | 提供用户接口与服务 |
| 表示层 | SSL/TLS, 加密算法 | 数据格式转换与加密 | |
| 会话层 | SIP, RPC | 建立/管理会话连接 | |
| 传输层 | 传输层 | TCP, UDP | 端到端数据传输控制 |
| 网络层 | 网络层 | IP, ICMP, 路由器 | 路由选择与IP寻址 |
| 数据链路层 | 数据链路层 | Ethernet, MAC, 交换机 | 帧传输与MAC地址管理 |
| 物理层 | 物理层 | 光纤, 双绞线, 集线器 | 物理介质传输比特流 |
关键记忆点：
路由器工作在网络层（处理IP地址）
交换机工作在数据链路层（处理MAC地址）
TCP/IP模型将会话层、表示层合并到应用层
TCP与UDP协议
核心区别
| 特性 | TCP | UDP |
|---|---|---|
| 连接方式 | 面向连接（需握手） | 无连接 |
| 可靠性 | 可靠传输（确认/重传机制） | 尽最大努力交付 |
| 流量控制 | 滑动窗口机制 | 无 |
| 拥塞控制 | 慢启动/快重传/快恢复 | 无 |
| 传输速度 | 较慢 | 较快 |
| 首部开销 | 20-60字节 | 8字节 |
| 应用场景 | 文件传输、Web浏览 | 视频流、DNS查询、实时游戏 |
TCP可靠性保障机制
序列号与确认应答（ACK）
每个报文段携带唯一序列号
接收方返回ACK确认收到数据
超时重传
RTT（Round Trip Time）动态计算超时阈值
未收到ACK时触发重传
滑动窗口协议
窗口大小决定无需等待ACK可连续发送的数据量
动态调整窗口实现流量控制
拥塞控制算法
慢启动：初始窗口=1 MSS，指数增长直到阈值
拥塞避免：达到阈值后线性增长
快重传：收到3个重复ACK立即重传丢失包
快恢复：将阈值设为当前窗口一半，直接进入拥塞避免阶段
TCP三次握手与四次挥手
三次握手过程（建立连接）
关键问题：
为什么需要三次握手？
防止历史连接请求被误认为有效请求（如客户端发送多个SYN时，服务端能确认最新请求）
四次挥手过程（断开连接）
关键问题：
TIME_WAIT状态的作用
确保最后一个ACK到达服务器（等待2MSL时间）
允许旧数据包在网络中消散
大量TIME_WAIT的解决方案
调整内核参数：net.ipv4.tcp_tw_reuse 或设置SO_REUSEADDR选项
HTTP与HTTPS
HTTP核心特性
无状态协议：通过Cookie/Session维持状态
请求方法：GET（幂等）、POST、PUT、DELETE
状态码：
200 OK
301/302 重定向
304 Not Modified（缓存生效）
400 Bad Request
403 Forbidden
404 Not Found
500 Internal Server Error
503 Service Unavailable
HTTPS加密流程
SSL/TLS握手
客户端发送支持的加密套件列表
服务端返回证书与选择的加密套件
客户端验证证书合法性（CA链验证）
生成会话密钥（非对称加密交换对称密钥）
混合加密机制
非对称加密交换对称密钥（RSA/ECDHE）
对称加密传输数据（AES）
HTTP与HTTPS区别：
HTTPS默认端口443，HTTP端口80
HTTPS需要CA证书，HTTP无加密
HTTPS防止中间人攻击，保障数据完整性
DNS解析过程
递归查询流程
浏览器缓存 → 2. 本地hosts文件 → 3. 本地DNS服务器 → 4. 根DNS → 顶级域DNS → 权威DNS
记录类型
A记录：域名→IPv4
AAAA记录：域名→IPv6
CNAME：域名别名
MX：邮件服务器记录
TXT：文本验证信息
DNS劫持与防御
攻击方式：篡改DNS响应或污染本地缓存
防御方案：使用HTTPDNS（通过API直接获取IP）
网络层协议
IP协议
IPv4 vs IPv6：
IPv4地址长度32位，IPv6为128位
IPv6取消广播，改进组播支持
NAT转换：解决IPv4地址短缺，通过端口映射实现内网访问
ICMP协议
常见类型：
0/8：Ping请求与响应（Echo Request/Reply）
3：目的不可达
11：TTL超时
ARP协议
功能：通过IP地址查询MAC地址
工作流程：
检查ARP缓存
广播ARP请求
目标主机单播响应
负载均衡与CDN
负载均衡算法
轮询（Round Robin）
加权轮询
最少连接数
IP哈希
CDN原理
边缘节点缓存：用户访问最近的CDN节点
回源机制：缓存未命中时向源服务器请求数据
网络安全
常见攻击类型
DDoS：通过僵尸网络发起流量洪泛攻击
XSS：注入恶意脚本到用户浏览器
CSRF：诱导用户执行非预期操作
中间人攻击：劫持通信链路窃取数据
防御措施
防火墙：过滤非法流量
HTTPS：加密传输数据
验证码：防止自动化攻击
CSP策略：限制脚本执行来源
经典面试场景题
输入URL到页面显示的全过程
DNS解析 → TCP握手 → HTTPS协商 → HTTP请求 → 服务器处理 → 浏览器渲染
TCP粘包/拆包问题
原因：TCP是字节流协议，无消息边界
解决方案：固定长度头部声明包长度
如何检测网络拥塞？
观察丢包率与RTT波动
使用traceroute分析路径节点延迟
TIME_WAIT过多如何优化？
调整net.ipv4.tcp_max_tw_buckets
启用tcp_tw_recycle（谨慎使用）
> 此总结覆盖计算机网络面试90%以上的高频考点，建议结合具体协议抓包分析（Wireshark）和Linux网络命令（netstat、tcpdump）进行实践加深理解。
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