计算机网络的相关知识点总结

1.谈一谈对OSI七层模型和TCP/IP四层模型的理解？

不管是OSI七层模型亦或是TCP/IP四层模型，它们的提出都有一个共同的目的：通过分层来将复杂问题细化，通过各个层级之间的相互配合来更好的解决计算机中出现的问题。

说到分层，就有对应的具体不同的分层模型。TCP/IP四层模型其实是对OSI七层模型的简化版。OSI网络七层模型包括以下几个部分：

OSI网络七层模型
层级（高-->低）	层级名称	对应功能
7	应用层	为计算机用户提供服务
6	表示层	数据处理（编码解码、加密解密、压缩解压缩）
5	会话层	管理会话（建立，维护、重连）
4	传输层	为两个计算机进程之间的通信提供通用的数据传输服务
3	网络层	路由和寻址（决定数据在网络中的路径）
2	数据链路层	计算机相邻节点的直接通信
1	物理层	为数据链路层提供传输介质的，为计算机相邻节点的通信提供以比特流的透明传输

层与层之间交互是基于“接口”的服务调用，当前层级负责接收下一层提供的服务，同时为自己的上一层提供服务。本层级之间只需关注自己内在的功能，层级内之间的交互是基于“协议”的。

而TCP/IP四层模型则包括应用层（应用层、表示层、会话层）、传输层、网络层、网络接口层（数据链路层、物理层），如下：

层级	层级名称	常见协议
4	应用层	DNS：域名解析协议
		FTP：文件传输协议
		SMTP：简单邮件传输协议
3	传输层	TCP：传输控制协议
		UDP：用户数据报协议
2	网络层	IPV6：互联网协议
		ICMPv6：互联网控制协议
1	网络接口层	ARP：地址解析协议（数据链路层）

2.谈谈TCP协议的3次握手过程？

利用TCP协议建立连接时，会产生三次握手，三次握手是发生在客户端（接受方）与服务器（发送方）之间的。

第一次握手：由客户端主动打开，并主动发送建立连接请求的数据包（同步SYN=1，确认ACK=0）给服务器端，客户端由主动打开转换为发送状态；

第二次握手：服务器被动打开接收客户端发送的建立连接请求的数据包，若服务器同意建立连接，则向客户端发送（响应）一个ACK确认=1，SYN同步=1的数据包，此时服务器转换为接收状态；

第三次握手：客户端接收到服务器端发送的同意连接的数据包后，状态变为建立连接成功状态，随后向服务器端发送一个ACK=1的确认数据包，此时服务器端状态也是建立连接成功状态。

由三次握手，客户端与服务器端成功建立连接。

3.TCP协议为什么要3次握手？2次，4次不行吗？

握3次手，是恰到好处的。为什么这么说呢？是因为若是2次握手，会造成重复连接的情况，而4次握手或更多次则会带来资源上的浪费。客户端与服务器端建立连接，是由客户端主动发起请求（第一次），服务器端告知客户端同意建立连接（第二次），客户端告知服务器端我知道你同意即确认（第三次），确保了双方之间通信的畅通然后开始数据传输。

如果没有这第三次的确认，一旦客户端由于网络延迟或其他原因导致的未及时发送请求连接的数据包，有可能就会再次重新发送请求连接的数据包，服务器端收到并同意连接，而此时第一个未及时发送的数据包又正常发送了，势必会导致服务器的再一次同意连接，这就导致了重复的连接，造成了不必要的资源浪费。

如果是4次及更多，我们要思考一个问题，建立连接的目的是?没错，是数据传输。三次握手就已经可以保证收发双方的正常通信了，此时应该要进行数据传输了，更多次的握手只会导致资源的浪费或者多次的请求连接的带来的不可控性。

4.谈谈TCP协议的四次挥手过程？

TCP协议的四次挥手是为了释放收发双方的连接的。

第一次挥手：客户端向服务器发出FIN=1的数据包，用来告知服务器断开连接的。

第二次挥手：服务器接收到终止连接的请求后，同意终止向客户端发出ACK=1的同意断开连接数据包，此时真的断开了吗？答案是否定的，因为是无法保证客户端向服务器发出断开请求时，服务器刚好不发送数据给客户端。

第三次挥手：服务器已经处理完发生要发送的数据后，正式向客户端发送FIN=1的断开连接的数据包。此时收发双方之间真的不能再发送数据了。

第四次挥手：客户端向服务器端发送ACK=1的确认数据包。
至此，收发双方彻底断开连接。

其实你稍微观察，客户端就像那个“渣男”，服务器端更像是一位“善解人意的女朋友”，哈哈哈，好了，开个玩笑。
5.什么是流量控制？

流量控制是用来控制发送方传输数据的速率的，从而保证接收方可以及时接收数据。发送方每次发送数据的大小是由接收方控制的，每当接收方来不及处理数据时，会通知发送方降低速率，避免丢包的风险，从而达到流量控制；TCP协议是通过滑动窗口来实现流量控制的，滑动窗口中若可用窗口的长度为0则意味着不可发送数据。
6.什么是滑动窗口？

收发双方在传输数据时都各自维护了各自独立的缓冲区，发送方在向接收方发送数据包时不断地收到ACK=1的确认应答，收发双方各自的缓冲区都在不断地向前移动，这个不断向前移动的缓冲区即为滑动窗口。

接收方只是单纯的接收数据，所以它的整个滑动窗口都是用来接收数据的；而发送方，因为要接受接收方的确认应答才好进行继续的发送，所以它的滑动窗口分为了发送窗口和可用窗口。发送窗口包括可用窗口和已发送但未收到确认应答的数据区，可用窗口则包含了未发送但在接收方处理范围内的数据，只有当发送方收到接收方的确认应答时，已发送但未收到确认应答的数据区才会减少，可用窗口增多，整个发送窗口向前滑动。
7.什么是拥塞控制？

拥塞控制顾名思义即发生拥塞了就控制，在网络中传输数据包的场景下，拥塞控制即在网络拥堵时控制发送的数据包的量，避免过多数据注入网络加重了网络的负担，从而导致的恶性循环。拥塞控制主要针对的是发送方的传输数据量，一旦网络拥堵就控制发送方的发送数据量。

TCP主要通过四种算法来进行拥塞控制。因为网络是动态变化的，所以TCP引入了拥塞窗口cwnd，它是一个状态变量，随着网络状态的改变而不断变化。首先是慢启动，即发送方开始发送数据时的量由小到大的逐渐增长，设置cwnd=1逐渐以指数形式增长（2、4、6、8...）；然后是拥塞避免，慢启动的数据量增长的速度是很快的，它的量越大拥塞发生的概率也就越大，所以为了避免这种情况，慢启动会设置一个门限值，cwnd到达了这个门限值便逐渐改为线性增长（15、16、17...）;其次就是拥塞发生，从慢启动到拥塞避免整个过程发送的数据量一直是在增加的，随着数据量一直在增加，拥塞是难以避免的，于是就会出现丢包、延迟发送数据包等等情况，此时机会触发重传，不同状况的重传发生拥塞处理的策略也不同。触发超时重传，门限值会减少为当前拥塞窗口的一半，随即令拥塞窗口的值=1，重新进入慢启动状态；触发快速重传，即拥塞窗口cwnd的值减少为当前的一半，门限值也改为当前的cwnd的值，这个时候还不至于向超时重传那样直接“从头再来”，而是进入到快速恢复状态；最后就是快速恢复，因为快速重传发生的前提时丢包产生了3次同样的数据应答，所以快速恢复将cwnd的值改为了门限值+3，继续重传丢失的数据包，再次收到应答cwnd+1。

8.TCP和UDP有什么区别？

		TCP	UDP
特点		面向连接的、可靠的	无连接的、不可靠的
性能	传输效率	效率低	效率高
性能	占用资源	多	少
首部		20-60个字节	8个字节
适用场景		要求通信传输可靠（文件传输、邮件传输）	要求通信速度快（视频、音频传输）