网络编程面试笔试题

一、OSI 7层模型，TCP/IP 4层模型 5层模型。以及每一层的功能（重点：第三层第四层）

答：

7层模型（①物理层：二进制比特流传输，②数据链路层：相邻结点的可靠传输，③网络层：寻址和路由选择，④传输层：端到端的可靠传输，⑤会话层：主机之间会话管理，⑥表示层：数据表示，加密与压缩，⑦应用层：提供各种网络应用接口）

5层模型（①物理层，②数据链路层，③网络层，④传输层，⑦应用层）

4层模型（①网络接口和物理层或网络访问层：ip地址与物理地址的映射（MAC），以及将上一次的ip报文封装成帧，转换成二进制比特流传输，③网络层，④传输层，⑦应用层）

网络接口和物理层：网络访问层

二、MAC地址：48bit全球唯一。改变网络环境后MAC地址变不变，IP地址变不变

答：MAC不变，IP改变

2.1 ARP：通过ip地址获取对应的mac地址

2.2 RARP：通过mac地址获取对应的ip地址

2.3 MTU MSS，分别多大，有什么作用

答：MTU（最大传输单元）：物理接口提供给上层最大一次传输数据的大小，规定了数据链路层所能传送最大数据长度，最大为1500bytes。MSS（最大报文长度）：TCP提交给IP层最大分段大小，指TCP报文所允许传送数据部分最大长度，不包含TCP头，MSS是TCP来限制应用层最大发送字节数，若MTU=1500，则MSS最大为1460bytes

三、网络层：

IP协议：路由器工作在哪一层：网络层
ICMP ：英特网控制管理协议，用于在IP主机、路由器之间传递控制消息
IGMP：英特网分组管理协议，组播，广播

四、传输层：

4.1 TCP UDP

答：TCP（传输控制协议）：提供面向连接的，一对一的，可靠数据传输协议。UDP（用户数据报协议）：提供无连接的，不可靠的，尽力的传输协议（效率高）

4.2 TCP和UDP有什么异同点

答：相同点：是同属于传输层的协议。不同点：

TCP：

TCP是面向连接的，可靠的数据传输协议
TCP提供数据无误，数据无失序，数据无丢失，数据无重复到达的通信
传输效率低，耗费资源多
数据的收发是不同步的，或出现粘包的情况

UDP：

UDP是面向无连接的，不可靠的，尽力的数据传输协议
数据有可能在传输过程中丢失、失序、重复
传输效率高
数据的收发是同步的，不存在粘包现象
限制每次传输的数据大小，超出部分直接删除

五、IP地址：

5.1 IP地址分类：2类

答：IPv4：采用4个字节的无符号整数，共32bit来存储IP地址。IPv6：采用16字节的无符号整数，共128bit来存储IP地址

5.2 二级IP地址划分：二级IP地址 = 网络号 + 主机号哪几类可以分配给主机使用。

答：A类：0.0.0.0~127.255.255.255

B类：128.0.0.0~191.255.255.255

C类：192.0.0.0~223.255.255.255

D类：224.0.0.0~239.255.255.255

E类：240.0.0.0~255.255.255.255

ABC类为基本类，IP地址分配给主机使用，D类不表示网络，用于特殊用途，例如：组播。E类不表示网络，保留或者实验室使用。

5.3 网络地址和广播地址：

答：网络地址 = 有效网络号 + 全是0的主机号，例如192.168.122.92 网络地址为192.168.122.0

广播地址 = 有效网络号 + 全是1的主机号，例如192.168.122.92 广播地址为192.168.122.255

5.4 子网掩码：默认子网掩码，子网网段个数，主机号，可以用主机号，所有可用主机号。题型详情看笔记。

答：三级IP地址划分：利用子网掩码可以将主机号再次划分，可以划分部分为2^n，IP = 网络号 + 子网号 + 主机号

子网掩码格式：子网掩码的长度与IP地址长度一样是32位无符号整数，由一串连续的1后面跟着连续的0组成

IP地址 & 子网掩码 = 子网网段

子网网段个数 = 2^(子网掩码中多加的1的个数)

每个子网网段中主机号的个数 = 2^(子网掩码剩余0的个数)

六、字节序：请简述字节序的概念，并用共用体（联合体）的方式判断本机字节数

答：字节序是指不同类型CPU主机内存存储多字节整数序列的方式，例如：short，int，long。字节序分为大端字节序与小端字节序，小端字节序：低地址存储低字节，高地址存储高字节。大端字节序：低地址存储高字节，高地址存储低字节。用共用体的方式判断本机字节序：

#include <stdio.h>
union t
{
    int  a;
    char b;
};
int main(int argc,const char argv[])
{
    union t test;
    test.a = 1;
    if(1 == test.b)
    printf("这是小端存储\n");
    else if(0 == test.b)
    printf("这是大端存储\n");
}

七、TCP

7.1 TCP流程图

7.2 send函数能否替换成其他函数

答：可以，当send中的flag == 0时，send函数可以替换成write，也可以替换成sendto，此时sendto最后两个参数分别为NULL和0

7.3 recv函数能否替换成其他函数

答：可以，当recv中的flag == 0时，recv函数可以替换成read，也可以替换成recvfrom，此时recvfrom最后两个参数为NULL

八、UDP

8.1 UDP的流程图

8.1 recvfrom函数能否替换成其他函数

答：可以，当flag == 0且最后两个参数都为NULL时，可以替换成recv，read函数

8.2 sendto函数能否替换成其他函数 ----> connect

答：可以，当flag == 0时，可以替换成send，write函数，但前提是得先调用connect函数

8.3 udp中能否调用connect函数。（与TCP的对比，优点）

答：UDP中，可以调用connect函数。

TCP中的connect函数会产生三次握手，将客户端与服务器相连，UDP中的connect函数不会产生连接，它仅仅将对端的IP和端口号记录到内核套接字中，此时UDP只能与记录的对端进行通信
TCP中的connect函数只能调用一次，UDP中的connect函数可以调用多次，但会刷新内核中对端的IP和端口号，如果想要清空内核中对端的地址信息，则需要将地址信息结构体中sin_family设置成AF_UNSPEC，再调用connect
当UDP采用connect函数后，sendto函数可以用send，write替换
UDP调用connect函数能够提升传输效率
UDP调用connect函数能够增加传输稳定性

九、广播IP和组播IP（流程）

9.1.1 广播发送方

socket 创建报式套接字
setsockopt 设置允许广播 level：SOL_SOCKET optname：SO_BROADCAST
bind 非必须绑定
填充接收方的地址信息结构体，给sendto函数使用，IP：广播IP 与接收方绑定的一致（ps：不能填0.0.0.0）PORT：1024~49151，与接收方绑定的一致
sendto 发送

9.1.2 广播接收方

socket 创建报式套接字
填充接收方自身的地址信息结构体，给bind函数使用
1. IP：绑定广播IP（192.168.123.255 或者 255.255.255.255 或者0.0.0.0）
  1. 0.0.0.0：一旦绑定到套接字上，会将本机所有可用IP地址都绑定到套接字上。例如：
    1. ifconfig出来的本机IP 192.168.122.120
    2. 本地环回IP： 127.0.0.1
    3. 广播IP
    4. 组播IP
2. PORT：1024~49151。
bind 必须绑定
recvfrom 接收数据

9.2.1 组播发送方

socket 创建报式套接字
bind 非必须绑定
填充接收方的地址信息结构体，给sendto函数使用，IP：组播与接收方绑定的一致（ps：不能填0.0.0.0），PORT：1024~49151，与接收方绑定的一致
sendto 发送

9.2.2 组播接收方

socket 创建报式套接字
setsockopt 加入多播组 level：IPPROTO_IP optname：IP_ADD_MEMBERSHIP
填充接收方自身的地址信息结构体，给bind函数使用
1. IP：绑定组播IP，与加入的组播一致（224.0.0.0 - 239.255.255.255 或者 0.0.0.0）
  1. 0.0.0.0：一旦绑定到套接字上，会将本机所有可用IP地址都绑定到套接字上。例如：
    1. ifconfig出来的本机IP 192.168.122.120
    2. 本地环回IP： 127.0.0.1
    3. 广播IP
    4. 组播IP
2. PORT：1024~49151。
bind 必须绑定
recvfrom 接收数据

十、多进程并发服务器和多线程并发服务器模型

10.1 多进程并发服务器

void handler(int sig){
    while(waitpid(-1, NULL, WNOHANG) > 0);
}

signal(17, handler);
sfd = socket();
bind();
listen();
while(1){
    newfd = accept();
    if(fork() == 0){
        close(sfd);
        while(1){
            recv();
            send();        
        }    
        close(newfd);
        exit(0);
    }
    close(newfd);
}
close(sfd);

10.2 多线程并发服务器

sfd = socket();
bind();
listen();
while(1){
    newfd = accept();
    pthread_create(&tid, NULL, deal_cli_msg, &info);
    pthread_detach(tid);
}
close(sfd);

void* deal_cli_msg(void* arg){
    newfd = arg->newfd;
    cin = arg->cin;
    
    while(1){
        recv();
        send();    
    }
    close(newfd);
    pthread_exit();
}

十一、IO多路复用的分类？请简述其中一种的流程（原理）？

答：IO多路复用分为select、poll、epoll，select的TCP服务器模型

sfd = socket();
bind();
listen();
while(1)
{
    tempfds = readfds
    select(maxfd+1,&tempfds,NULL,NULL,NULL);
    for(int i=0;i<maxfd;i++)
    {
        if(FD_ISSET(i,&tempfds) == 0) continue;
        if(0 == i)
        {
            fgets();        
        }    
        else if(sfd == i)
        {
            newfd = accept();
            FD_SET(new,&readfds);
            maxfd = maxfd > newfd ? maxfd : newfd;        
        }
        else
        {
            res = recv();
            if(0 == res)
            {
                close(i);
                FD_CLR(i,&readfds);
                while(FD_ISSET(maxfd,&readfds) == 0 && maxfd-- > 0)
                continue;            
            }      
            send();                                       
        }
    }
}
close(sfd);