网络基础知识汇总（干货无废话，持续更新！）

1、网络中的TCP协议的作用是什么，它为什么会产生

TCP（传输控制协议）在网络中的作用主要是提供可靠的、面向连接的数据传输服务。TCP通过为每一份传输的数据包附加序号、确认、重传和流量控制等控制信息，确保数据传输的顺序性、可靠性和高效性。TCP协议的产生主要是为了弥补IP协议的不足。

IP协议是一种无连接的服务，它只负责将数据包发送到目的地，而不能保证数据包的顺序和可靠性。因此，IP协议更适合于不可靠的、突发式的、大量数据的数据传输场景，例如网页浏览。但是，对于需要可靠数据传输的场景，如文件传输、视频流等，就需要一种更加可靠的协议来保证数据传输的可靠性。

TCP协议的出现解决了这些问题，它不仅提供了面向连接的、可靠的数据传输服务，还通过流量控制和拥塞控制机制来确保数据传输的效率。同时，TCP还采用了许多算法来确保数据的顺序和丢失数据的重传，从而保证了数据传输的可靠性。总的来说，TCP协议的出现是为了满足网络中需要可靠、面向连接的数据传输服务的需求，它弥补了IP协议的不足，提高了网络数据传输的可靠性和效率。

2、网络中的端口和IP有什么区别

网络中的端口和IP地址在计算机网络中起着不同的作用，它们之间有一些主要的区别：

IP地址： 1. 用于标识网络中的设备，使得数据包能够准确地在网络中传输。 2. 用于数据包路由和寻址，以确保数据包能够到达目标设备。

端口： 1. 与IP地址结合使用，用于标识网络中的应用程序。 2. 端口号是一个数字标识符，用于区分网络连接中的不同应用程序。

总之，IP地址在网络中负责设备的唯一标识和数据包的路由和寻址，而端口则与IP地址结合使用，用于标识网络中的应用程序。两者结合在一起，构成了网络通信的目标地址，确保数据能够被正确地传输到目标应用程序。

3、TCP的端口是什么

TCP（传输控制协议）使用端口（Port）来标识不同的应用程序或服务的通信端点。TCP协议使用16位的端口号来确定数据包应该被传输到哪个目标应用程序。在TCP通信中，源端口和目标端口分别用于标识源应用程序和目标应用程序。 TCP协议的端口号范围是从0到65535，其中0到1023号端口是系统保留端口，用于一些常见的网络服务，如HTTP（端口80）、FTP（端口21）、SSH（端口22）等。其余的端口号可以由应用程序自定义使用。在网络通信中，TCP协议的端口号是必要的，它们帮助路由器和交换机正确地传递数据包到目标应用程序，确保了数据能够正确地传输和接收。

4、VLAN是什么

假设这个办公楼里有多个部门，每个部门都有自己的工作空间和员工。但是，这些部门之间需要独立工作，保护内部信息安全，同时又要能够方便地相互通信。这时候，我们就可以利用VLAN来划分和管理这些部门。

划分部门：VLAN将整个办公楼划分为多个独立的虚拟网络，每个VLAN就像一个部门一样，有自己的独立空间。
隔离流量：每个VLAN内的设备只能与同一VLAN内的设备通信，就像办公楼里的每个部门只能与同部门的员工交流，不同部门之间的信息是隔离的，保护了内部信息的安全性。
跨部门通信：通过网络设备（比如交换机），不同VLAN之间也可以进行通信，就像通过交叉部门的共享空间进行交流，实现了部门间的协作和相互连接。

综合来说，VLAN就是将局域网划分为多个虚拟网络，使得这些网络可以独立管理和互相通信，同时保障了网络安全和效率。就像一个办公楼里的部门管理和协作一样，VLAN为网络提供了更灵活和安全的管理方式。

5、TCP三次握手、四次挥手过程

三次握手过程：

第一次握手（客户端发送 SYN 报文给服务器，服务器接收该报文）：

客户端什么都不能确认；服务器确认了对方发送正常，自己接收正常
第二次握手（服务器响应 SYN 报文给客户端，客户端接收该报文）：

客户端确认了：自己发送、接收正常，对方发送、接收正常；

服务器确认了：对方发送正常，自己接收正常
第三次握手（客户端发送 ACK 报文给服务器）：

客户端确认了：自己发送、接收正常，对方发送、接收正常；

服务器确认了：自己发送、接收正常，对方发送、接收正常

四次挥手过程：

客户端发送一个FIN（结束）包给服务器，开始关闭连接。
服务器收到FIN包后，回复一个ACK包给客户端，确认收到了关闭连接请求。
服务器在处理完数据后发送一个FIN包给客户端，表示自己也准备关闭连接。
客户端收到服务器的FIN包后，回复一个ACK包给服务器，收到信息，确认关闭连接，此时连接正式关闭。

6、TCP的五元组是什么

每个协议都会被分配一个唯一的协议号，以便在数据包传输过程中能够准确地识别和处理不同类型的网络协议。协议号通常是一个 8比特（1字节）的数字，用于在IP数据包的头部中指示使用的具体协议。例如，TCP的协议号是6，UDP的协议号是17。

源IP地址：指发送数据包的计算机的IP地址，用于识别数据包的来源。
目的IP地址：指接收数据包的计算机的IP地址，用于确定数据包的目的地。
源端口号：指发送数据包的计算机使用的端口号，用于标识数据包是从哪个应用程序发送的。
目的端口号：指接收数据包的计算机使用的端口号，用于标识数据包应该交给哪个应用程序进行处理。
传输协议：指发送数据包时所使用的协议，例如TCP-6、UDP-17等。

五元组用于网络监控、流量分析、网络安全等领域，以区分不同的网络连接和会话。例如，在网络监控软件中，五元组可以帮助识别和追踪特定的网络流量。在网络安全中，五元组可以用来设置访问控制规则，只允许或拒绝特定的网络连接。

7、什么是边缘网络

比如公司在北京，那么云计算中心就选择在离北京较近的位置。

如果公司位于北京，为了降低网络延迟和提高服务响应速度，可以选择在离北京较近的位置建立云计算中心或边缘计算节点，这样能够更好地满足用户的需求。通过在离用户设备相对较近的位置部署边缘计算资源，可以实现更快速的数据传输和响应速度，减少网络延迟和提高用户体验。这种边缘网络部署方式可以帮助企业提供更快速和高效的服务，同时也更好地适应不同地区或用户位置的需求。

8、NAT是什么

NAT概述：NAT（Network Address Translation）又称为网络地址转换，用于实现私有网络和公有网络之间的互访，因为在网络数据传输中，目标地址为私网IP地址的数据会被路由黑洞吃掉，所以用NAT来将私网IP转换为公网IP才能在互联网上实现数据传输。

NAT的功能和优缺点：

NAT的功能：NAT不仅解决了IP地址不足的问题，而且还能够有效地避免来自网络外部的入侵，隐藏并保护网络内部的计算机。
- 带宽分享：这是NAT主机的最大功能
- 安全防护：NAT之内的PC联机到Internet上面时，他所显示的IP是NAT主机的公网IP，所以client端的pc就具有一定程度的安全了，外界在进行port scan（端口扫描）的时候，就侦测不到源Client端的PC。
NAT的优势：节省公有合法IP地址、处理地址重叠、增强灵活性、安全性。
NAT的缺点：延迟增大、配置和维护的复杂性、不支持某些应用（比如VPN）

8、带宽分享

带宽分享就是多个设备共同使用一条网络通道，就像多条车道的公路一样，多个车辆可以同时在这条公路上行驶，但整个公路的宽度是有限的，所以车辆的速度可能会受到影响。在网络中，带宽就是这条公路，设备就是车辆，带宽分享就是让多个设备在这条有限的带宽上同时传输数据，但这样可能会导致每个设备的网络速度变慢。

9、广播

广播是一种通信方式，它允许信息被发送到网络中所有设备的特殊地址。在局域网中，广播常用于设备发现和网络管理。例如，打印机上线时会广播消息，网络上的每个设备都会收到这个消息，但只有相关的设备（如打印机服务器）会处理它。广播也可以用于发送系统更新或配置信息，但由于会发送给所有设备，可能会造成网络拥塞，因此需要谨慎使用。简而言之，广播是网络中的一种通信方式，可以让设备进行发现、通信和协调。

10、单播、广播、多播三者区别

单播：单播是一种一对一的通信方式，即一台设备向网络中的一台特定设备发送数据。这种方式可以提高数据传输的效率，但需要为每台设备发送数据，因此资源利用率较低。
广播：广播是一种一对多的通信方式，即数据被发送到网络中的所有设备。广播通常用于通知所有设备执行某些操作，如系统更新或配置信息。然而，由于广播会发送给所有设备，因此可能会导致网络拥塞。
多播：多播是一种一对多的通信方式，但发送的数据只发送给多个接收者中的一部分。多播是一种更高效的通信方式，因为它减少了数据传输量并提高了资源利用率。多播适用于需要同时向多个设备发送数据的场景，如实时流媒体、在线会议、网络游戏等。

综上所述，单播适用于需要高效率数据传输的场景，广播适用于需要通知所有设备的操作，而多播适用于需要同时向多个设备发送数据的场景，可以提高数据传输效率并节省资源。

11、HTTP、URI、HTML三者的区别

万维网定义了3个重要的概念，它们分别是访问信息的手段与位置(URI)、信息的表现形式(HTML)以及信息转发(HTTP)。

HTTP（Hypertext Transfer Protocol）：HTTP是一种用于在网络上传输超文本（如网页）的协议。当你打开一个网页时，浏览器会向服务器发送一个HTTP请求，请求包含请求方法（GET、POST等）、请求URL（URI）以及请求头等信息。服务器接收到请求后，会返回一个HTTP响应，其中包含服务器返回的HTML文档的内容以及可能的其他资源（如CSS、JavaScript等）。
URI（Uniform Resource Identifier）：URI是用于标识和定位资源的字符串标识符。当我们输入一个网址（URL）来打开一个网页时，浏览器会将这个URL转换为对应的URI，然后通过HTTP协议向服务器发送请求。URI可以标识网页的地址，但它不包含网页的实际内容。
HTML（Hypertext Markup Language）：HTML是一种标记语言，用于创建和设计网页的结构和内容。当服务器返回的HTTP响应中包含HTML文档的内容时，浏览器会解析HTML文档，将HTML标记转换为可视化的网页内容。

总的来说，HTTP负责数据传输，URI标识资源位置，而HTML定义了网页的结构和内容。

12、DMZ区域

DMZ（Demilitarized Zone，DMZ）是一个位于内部网络和外部网络之间的网络区域，用于增强网络安全，并保护内部网络免受外部网络攻击。DMZ的主要作用包括：

防火墙隔离：DMZ中部署了一个或多个防火墙，用于过滤和检查外部网络和内部网络之间所有流量。这样可以将潜在的威胁隔离在DMZ中，不让其直接进入内部网络。
提供公共服务：DMZ通常用于部署公共服务器，比如Web服务器、邮件服务器等，这些服务器需要从外部网络访问。通过将这些服务器放置在DMZ中，可以确保内部网络的安全不受影响，同时提供外部访问所需的服务。
限制内外网之间的通信：DMZ可以帮助限制内部网络和外部网络之间的通信，避免内部网络信任的主机直接暴露给外部网络。只有经过严格设定的规则和安全检查才能允许内外网之间的通信。
增强网络安全：通过在DMZ中部署防火墙、入侵检测系统（IDS）等安全设备，可以有效检测和阻止潜在的网络攻击和入侵行为，提高整个网络的安全性。

总的来说，DMZ的作用是在内部网络和外部网络之间建立一个安全的缓冲区，加强网络的安全性，保护内部网络免受未经授权的访问和攻击。通过合理设置和管理DMZ，可以有效降低网络安全风险，并提高网络的可靠性和稳定性。

13、载荷

在网络领域，载荷（Payload）是指一个数据包中实际传输的用户数据部分，不包括头部信息和其他控制信息。网络通信中的数据包通常由头部和载荷两部分组成：

头部（Header）：头部包含了控制信息，如源地址、目标地址、校验和等，在路由和传输过程中起着指导作用。
载荷（Payload）：载荷则是数据包中实际要传输的数据内容。

在网络通信中，头部和载荷共同构成了完整的数据包，头部信息为数据包提供了传输和路由所需的控制信息，而载荷则包含了用户要传输的实际数据。当数据包从源主机发送到目标主机时，载荷部分负责携带传输的用户数据，而头部信息则用于数据包的路由、传输和验证。在数据通信中，载荷的大小直接影响了数据包的传输效率和网络性能，因此网络工程师会根据实际需求和网络环境来优化载荷的大小和传输方式，以提高网络传输的效率和速度。

14、VPN和IPSec

在构建 VPN 时，最常被使用的是IPsec。它是指在IP首部的后面追加 ”封装安全有效载荷” 和 “认证首部”，从而对此后的数据进行加密，不被盗取者轻易解读。在发包的时候附加上述两个首部，可以在收包时根据首部对数据进行解密恢复成原始数据。由此，加密后的数据不再被轻易破解，即使在途中被篡改，也能够被及时检测。

15、Socket套接字

解释了TCP/IP体系结构以及TCP协议的大概内容后就可以来说一说什么是Socket了。还是先来看一下百度百科对于Socket的介绍：套接字（socket）是一个抽象层，应用程序可以通过它发送或接收数据，可对其进行像对文件一样的打开、读写和关闭等操作。套接字允许应用程序将I/O插入到网络中，并与网络中的其他应用程序进行通信。网络套接字是IP地址与端口的组合。

我们将一个小区比作一台计算机，一台计算机里面跑了很多程序，怎么区分程序呢，用的是端口，就好像小区用门牌号区分每一户人家一样。手机送到小明家了，怎么进去呢？从大门进啊，怎么找到大门呢？门牌号呀。不就相当于从互联网来的数据找到接收端计算机后再根据端口判断应该给哪一个程序一样吗。小明家的入口就可以用小区地址+门牌号进行唯一表示，那么同样的道理，程序也可以用IP+端口号进行唯一标识，那么这个程序的入口就被称作Socket。

现在再来说说什么是Socket编程，我们将TCP协议简化一下，就只有三个核心功能：建立连接、发送数据以及接收数据。所以可以把Socket编程理解为对TCP协议的具体实现。

16、DNAT、SNAT

DNAT（Destination Network Address Translation，目标网络地址转换）和SNAT（Source Network Address Translation，源网络地址转换）是两种在网络技术中使用的地址转换方法，它们都归属于网络地址转换（NAT）的范畴。NAT技术主要用于在私有网络和公共网络之间转换IP地址，以减少对公共IP地址的需求。

SNAT 发生在数据包离开私有网络，向公共网络发送的时候。在SNAT中，数据包的源IP地址会被转换成一个在公共网络中可路由的IP地址。这样做有几个好处 1. 隐藏内部网络结构：对外显示出不同的IP地址，保护内部网络的真实结构。 2. 节约IP资源：内部设备可以使用私有IP地址，不需要公开的IP。 3. 安全性：外部网络无法直接访问到内部网络的私有地址。

DNAT 则是在数据包从公共网络进入私有网络时使用。在这种情况下，数据包的目的IP地址会被转换成私有网络中的目标地址。DNAT的典型应用场景包括： 1. 端口映射：允许外部网络通过一个统一的公网IP访问内部网络中的特定。 2. VPN服务：在虚拟私人网络中，DNAT可以将外部请求映射到内部的服务器。 3. 负载均衡：通过DNAT可以将流量分配到多个内部服务器上，提高服务器的利用率和系统的可靠性。区别 - 转换的位置：SNAT发生在数据包离开内部网络时，而DNAT发生在数据包进入内部网络时。

应用场景：SNAT常用于保护内部网络，DNAT常用于将外部请求路由到内部服务。在实际应用中，NAT技术通常需要配合路由功能一起使用，以确保数据包能够正确地被转发到目的地。在Linux系统中，iptables工具常被用来设置NAT规则，以实现SNAT和DNAT的功能。

17、MQTT协议

MQTT是一种基于发布/订阅（Publish/Subscribe）模式的通信协议，用于在低带宽、不稳定网络环境下实现设备之间的可靠通信。它采用轻量级的协议头，具有简单、灵活和高效的特点，适用于各种规模和复杂度的物联网应用场景。在MQTT中，有四个核心概念：

发布者（Publisher）：将消息发布到MQTT代理服务器上，通常是物联网设备或传感器。
订阅者（Subscriber）：订阅感兴趣的主题（Topic）并接收相应的消息，通常是应用程序或后台服务器。
代理服务器（Broker）：负责接收发布者发布的消息，并将消息路由到对应的订阅者。代理服务器是MQTT通信的中心，负责管理设备之间的连接和消息传递。 MQTT的通信模型是异步的，发布者和订阅者之间没有直接的连接，而是通过代理服务器进行消息传递。发布者发布的消息被代理服务器保存在消息队列中，然后代理服务器将消息分发给订阅了相应主题的订阅者。 MQTT协议头非常简单，仅包含少量的字段，这使得它在资源有限的设备上能够高效运行。同时，MQTT还支持QoS（Quality of Service）级别，用于确保消息的可靠传输。MQTT的QoS级别有三个等级：0级（最多一次传输）、1级（至少一次传输）和2级（仅一次传输）。
主题（Topic）：主题是MQTT中的核心概念，用于标识消息的内容。发布者发布消息时，需要指定一个主题，订阅者可以通过订阅相应的主题来接收消息。主题可以是层级结构的，以斜杠（/）分隔不同的层级，例如：home/living room/temperature。

在MQTT架构中，发布者将消息发布到MQTT代理服务器上，代理服务器根据订阅者的订阅情况将消息分发给对应的订阅者。发布者和订阅者之间没有直接的连接，所有的消息传递都通过代理服务器进行，MQTT的通信模型是异步的，即发布者发布消息后立即返回，不需要等待订阅者的响应，这种异步的通信模型使得MQTT非常适用于低带宽和不稳定网络环境下的物联网应用。MQTT作为一种轻量级的消息传输协议，具有简单、灵活和高效的特点，被广泛应用于物联网领域的各种应用场景。

18、OLT是什么

OTL是光分路器（Optical Transceiver）的缩写，是一种将光信号分路或合路处理的设备。它可以将来自光线路终端（OLT）的光信号分离成多个光信号，或者将多个光信号合成到一起传送到OLT。通俗来说，OTL就像一个分路器或合路器，将光信号进行分路或合路处理，就像水龙头可以控制水流一样。至于为什么OTL速度快，这主要是因为OTL减少了信号的损失，可以更快地传输光信号。在光纤通信中，光信号的传输速度非常快，但是光信号在传输过程中也会损失，因此需要使用OTL等设备来减少损失。而由于OTL可以减少信号的损失，因此可以更快地传输光信号，从而提高通信速度。

19、电子邮件协议SMTP的工作机制

提供电子邮件服务的协议叫做 SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)。SMTP为了实现高效发送邮件内容，在其传输层使用了 TCP 协议。
早期电子邮件是在发送端主机与接收端主机之间直接建立 TCP 连接进行邮件传输。发送人编写好邮件以后，其内容会保存在发送端主机的硬盘中。然后与对端主机建立 TCP 连接，将邮件发送到对端主机的硬盘。当发送正常结束后，再从本地硬盘中删除邮件。而在发送过程中一旦发现对端计算机因没有插电等原因没有收到邮件时，发送端将等待一定时间后重发。
这种方法，在提高电子邮件的可靠性传输上非常有效。但是，互联网应用逐渐变得越发复杂，这种机制也将无法正常工作。例如，使用者的计算机时而关机时而开机的情况下，只有发送端和接收端都处于插电并且开机的状态时才可能实现电子邮件的收发。比如中国和美国之间存在时差。中国的白天相当于美国的夜晚。如果大家都是只在白天开机，那么中国跟美国之间就根本无法实现收发邮件。由于互联网是一个连接全世界所有人进行通信的网络，所以这种时差问题就不得不考虑在内。

为此，在技术上改变了以往直接在发送端与接收端主机之间建立 TCP 连接的机制，而引进了一种一直会连接电源的邮件服务器，可以将其理解为中间人，发送和接收端通过这个中间人——邮件服务器进行收发邮件。接收端从邮件服务器接收邮件时使用 POP3 (Post Office Protocol) 协议。

20、路由环路

路由环路是指数据包在网络中由于路由循环而无法到达目的地，导致数据包在网络中无限循环转发的情况。路由环路通常出现在具有动态路由协议的网络中，这些协议用于通过交换路由信息构建路由表，以确定数据包的转发路径。当网络中的路由器之间传递路由信息时，如果存在循环引用或其他配置错误，可能会导致数据包无法到达目的地，并且这些数据包将一直在网络中循环转发，形成路由环路。造成路由环路的原因可能有以下几种：

错误的网络配置：错误的路由器配置可能导致路由环路，例如在路由器之间设置错误的静态路由或动态路由协议参数。
网络拓扑变更：当网络拓扑发生变更时，例如链路故障或路由器故障引起的路由表变更未及时同步到所有的路由器。
动态路由协议问题：某些动态路由协议在运行过程中可能会出现错误，导致路由环路的发生。

为了解决路由环路问题，网络管理员可以采取以下措施：

定期审查网络配置：定期检查网络中的路由器配置，确保正确的路由信息被正确配置和传递。
使用合适的路由协议：选择适合网络环境和拓扑的路由协议，以减少路由环路的风险。
实施循环检测机制：一些路由协议具有循环检测机制，能够检测和避免路由环路的发生。
避免路由汇总不当：避免使用不适当的路由汇总技术，这可能导致网络中的部分路由信息丢失或产生冲突。

总之，路由环路是一种常见的网络问题，网络管理员需要定期审查网络配置、选择合适的路由协议并实施适当的策略来避免路由环路的发生，以确保网络的稳定和正常运行。

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