前言

最近和一同學(xué)聊天，他想換工作，然后去面了一家大廠。當時，他在簡歷上寫著精通TCP/IP，本著對TCP協(xié)議稍有了解，面試官也不會深問的想法，就寫了精通二字。沒想到，大意了

開場

朋友約的是十點半的面試，提前了十分鐘到，然后安靜地坐在沙發(fā)等待，順便回憶下之前看的資料。快到十點半時，一個高瘦，穿著格子衫的男子推開門而進，說了句“你好，我們來開始面試吧！”，朋友不失禮貌地笑著回了句“行”

面試官：看你簡歷說精通TCP和IP，那我們來討論下網(wǎng)絡(luò)模型和TCP、IP協(xié)議，講下你的理解先

• 朋友（怎么一上來就問TCP，不按套路出牌啊，不該問問java基礎(chǔ)嗎？不過常規(guī)題，我還行）

• 朋友：網(wǎng)絡(luò)模型一般分七層：應(yīng)用層、表示層、會話層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層。應(yīng)用層的協(xié)議包括HTTP、FTP、SMTP，而TCP屬于傳輸層，IP協(xié)議則屬于網(wǎng)絡(luò)層

• 朋友：TCP/IP網(wǎng)絡(luò)模型層次由上到下，層層包裝，每一層都對應(yīng)不同的協(xié)議解析，我來畫個圖

  

面試官：看你畫的圖，TCP有自己的首部結(jié)構(gòu)，這都有哪些字段，最好說說它們的作用

• 朋友（什么鬼！當我百度詞典，這怎么記得住？等等，昨天晚上好像看過，有印象）

• 朋友：繼續(xù)畫個圖，直觀點

  

• 朋友：TCP首部結(jié)構(gòu)先是16位的源端口號和目標端口號、接著是32位的序列號和確認號。再下面就是4bit的頭部長度和6個bit的保留位及6bit的標志位

• 朋友：16位的屬性則有窗口大小（控制發(fā)送窗口），檢驗和（校驗數(shù)據(jù)段是否未被修改）及緊急指針。最后是選項，其長度由頭部長度決定

• 朋友：詳細說下序列號，它是TCP報文段的一數(shù)字編號，為保證TCP可靠連接，每一個發(fā)送的數(shù)據(jù)段都要加上序列號。建立連接時，兩端都會隨機生成一個初始序列號。而確認號是和序列號配合使用的，應(yīng)答某次請求時，則返回一個確認號，它的值等于對方請求序列號加1

• 朋友：而6個標志位分別是，URG：這是條緊急信息，ACK:應(yīng)答消息，PSH:緩沖區(qū)尚未填滿，RST:重置連接，SYN:建立連接消息標志，F(xiàn)IN：連接關(guān)閉通知信息

• 朋友：窗口大小是接收端用來控制發(fā)送端的滑動窗口大小

面試官：那TCP和UDP有什么區(qū)別

• 朋友（松了一口氣）

• 朋友：1）連接方面:TCP面向連接。UDP是無連接的，發(fā)送數(shù)據(jù)之前不需要建立連接

• 朋友：2）安全方面:TCP提供可靠的服務(wù)，保證傳送的數(shù)據(jù)，無差錯，不丟失，不重復(fù)，且按序到達。UDP則是盡最大努力交付，不保證可靠交付

• 朋友：3）傳輸效率：TCP傳輸效率相對較低，UDP傳輸效率高

面試官：剛才你說TCP是可靠的連接，它是怎么實現(xiàn)的

• 朋友：TCP的連接是基于三次握手，而斷開則是四次揮手

• 朋友：為了保障數(shù)據(jù)不丟失及錯誤（可靠性），它有報文校驗、ACK應(yīng)答、超時重傳(發(fā)送方)、失序數(shù)據(jù)重傳（接收方）、丟棄重復(fù)數(shù)據(jù)、流量控制（滑動窗口）和擁塞控制等機制

面試官：具體說一說三次握手和四次揮手機制

• 朋友（又是常規(guī)題，曬曬水啦）

• 朋友：TCP是可靠的雙向通道，所以需要三次握手和四次揮手，我來畫個圖

• 三次握手

  

• 四次揮手

  

• 朋友：提前搶答下，關(guān)閉連接時需要四次揮手，比建立時多一次，是因為被動關(guān)閉端或許還有數(shù)據(jù)沒被送出去，不能像握手時一樣，第二次握手既是發(fā)起握手也是響應(yīng)握手

面試官：如果沒有三次握手會有什么問題呢

• 朋友：如果只有兩次握手，client發(fā)連接請求后不會再ACK服務(wù)端的SYN

• 朋友：此時若客戶端因為自身原因判斷建立連接失敗，可能會重復(fù)建立TCP連接，而服務(wù)端卻會認為那些被client丟棄的TCP還是有效，會白白浪費資源

面試官：TIME_WAIT和CLOSE_WAIT的區(qū)別在哪

• 朋友：CLOSE_WAIT是被動關(guān)閉形成的；當對方close socket而發(fā)送FIN報文過來時，回應(yīng)ACK之后進入CLOSE_WAIT狀態(tài)。隨后檢查是否存在未傳輸數(shù)據(jù)，如果沒有則發(fā)起第三次揮手，發(fā)送FIN報文給對方，進入LAST_ACK狀態(tài)并等待對方ACK報文到來

• 朋友：TIME_WAIT是主動關(guān)閉連接方式形成的；處于FIN_WAIT_2狀態(tài)時，收到對方FIN報文后進入TIME_WAIT狀態(tài)；之后再等待兩個MSL(Maximum Segment Lifetime:報文最大生存時間)

面試官：TIME_WAIT的作用呢，還有為啥狀態(tài)時間要保持兩個MSL

• 朋友(這問得太深了吧，老哥。還好昨天偷偷補課了)

• 朋友：1）TIME_WAIT的作用是為了保證最后一次揮手的ACK報文能送達給對方，如果ACK丟失，對方會超時重傳FIN，主動關(guān)閉端會再次響應(yīng)ACK過去；如果沒有TIME_WAIT狀態(tài)，直接關(guān)閉，對方重傳的FIN報文則被響應(yīng)一個RST報文，此RST會被動關(guān)閉端被解析成錯誤

• 朋友：2）存在兩個連接，第一個連接正常關(guān)閉，第二相同的連接緊接著建立；如果第一個連接的迷路報文到來，則會干擾第二連接，等待兩個MSL則可以讓上次連接的報文數(shù)據(jù)消逝在網(wǎng)絡(luò)

面試官：剛才你還有提到擁塞控制，TCP協(xié)議用什么方式去解決擁塞的

• 朋友：第一方式是慢啟動和擁塞避免

• 朋友：1）慢啟動，TCP發(fā)送端會維護一個擁塞窗口（congestionwindow）,簡稱為cwnd。擁塞窗口初始為1個報文段，每經(jīng)過一次RTT（數(shù)據(jù)完全發(fā)送完到確認的時間），窗口大小翻倍（指數(shù)增長，只是前期慢）

• 朋友：2）擁塞避免，它思路是讓擁塞窗口cwnd緩慢增大，發(fā)送方的cwnd達到閥值ssthresh(初始值由系統(tǒng)決定的)之后，每經(jīng)過一個RTT就把擁塞窗口加一，而不是加倍（收到兩個或四個確認，都是cwnd+1），cwnd呈線性增加（加法增大）

• 朋友：（畫個圖好解析）

  

• 朋友：如果遇到網(wǎng)絡(luò)擁塞，擁塞窗口閥值ssthresh減半，cwnd設(shè)置為1，重新進入慢啟動階段

面試官：那擁塞控制還有其他什么方式呢

• 朋友：快重傳和快恢復(fù)

• 朋友：1）快重傳是當接收方收到了一個失序的報文，則立馬報告給發(fā)送方，趕緊重傳

• 朋友：假如接收方M1收到了，M2沒有收到，之后的M3、M4、M5又發(fā)送了，此時接收方一共連續(xù)給發(fā)送方反饋了3個M1確認報文。那么快重傳規(guī)定，發(fā)送方只要連續(xù)收到3個重復(fù)確認，立即重傳對方發(fā)來的M2（重復(fù)確認報文的后一個報文）

  

• 朋友：2）快恢復(fù)

• 朋友：當發(fā)送方連續(xù)收到三個重復(fù)確認，ssthresh減半；由于發(fā)送方可能認為網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在沒有擁塞，因此與慢啟動不同，把cwnd值設(shè)置為ssthresh減半之后的值，然后執(zhí)行擁塞避免算法，cwnd線性增大

• 朋友：（再來一圖）

  

面試官：知道滑動窗口不，客戶端和服務(wù)端控制滑動窗口的過程是怎樣的

• 朋友：接收端將自己可以接收的緩沖區(qū)大小放入TCP首部中的“窗口大小”字段，通過ACK報文來通知發(fā)送端，滑動窗口是接收端用來控制發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)的大小，從而達到流量控制

• 朋友：其實發(fā)送方的窗口上限，是取值擁塞窗口和滑動窗口兩者的最小值

面試官：那你知道滑動窗口和擁塞窗口有什么區(qū)別不

• 朋友：相同點都是控制丟包現(xiàn)象，實現(xiàn)機制都是讓發(fā)送方發(fā)得慢一點

• 朋友：不同點在于控制的對象不同

• 朋友：1）流量控制的對象是接收方，怕發(fā)送方發(fā)的太快，使得接收方來不及處理

• 朋友：2）擁塞控制的對象是網(wǎng)絡(luò)，怕發(fā)送方發(fā)的太快，造成網(wǎng)絡(luò)擁塞，使得網(wǎng)絡(luò)來不及處理

面試官：TCP的粘包和拆包問題，你怎么看

• 朋友：程序需要發(fā)送的數(shù)據(jù)大小和TCP報文段能發(fā)送MSS（Maximum Segment Size，最大報文長度）是不一樣的

• 朋友：大于MSS時，而需要把程序數(shù)據(jù)拆分為多個TCP報文段，稱之為拆包；小于時，則會考慮合并多個程序數(shù)據(jù)為一個TCP報文段，則是粘包；其中MSS = TCP報文段長度-TCP首部長度

• 朋友：在IP協(xié)議層或者鏈路層、物理層，都存在拆包、粘包現(xiàn)象

面試官：那解決粘包和拆包的方法都有哪些？

• 朋友：1）在數(shù)據(jù)尾部增加特殊字符進行分割

• 朋友：2）將數(shù)據(jù)定為固定大小

• 朋友：3）將數(shù)據(jù)分為兩部分，一部分是頭部，一部分是內(nèi)容體；其中頭部結(jié)構(gòu)大小固定，且有一個字段聲明內(nèi)容體的大小

面試官：SYN Flood了解嗎

• 朋友：SYN Flood 偽造 SYN 報文向服務(wù)器發(fā)起連接，服務(wù)器在收到報文后用 SYN_ACK 應(yīng)答，此應(yīng)答發(fā)出去后，不會收到 ACK 報文，造成一個半連接

• 朋友：若攻擊者發(fā)送大量這樣的報文，會在被攻擊主機上出現(xiàn)大量的半連接，耗盡其資源，使正常的用戶無法訪問，直到半連接超時

面試官：對TCP的掌握挺不錯的，下面問下HTTP的知識。你知道一次HTTP請求，程序一般經(jīng)歷了哪幾個步驟？

• 朋友：1）解析域名 -> 2）發(fā)起TCP三次握手，建立連接 -> 3）基于TCP發(fā)起HTTP請求 -> 4）服務(wù)器響應(yīng)HTTP請求，并返回數(shù)據(jù) -> 5）客戶端解析返回數(shù)據(jù)

  

面試官：HTTP有哪幾種響應(yīng)狀態(tài)碼，列舉幾個你熟悉的

• 朋友：大概有以下幾種

• 200：表示成功正常請求

• 400：語義有誤，一般是請求格式不對

• 401：需求用戶驗證權(quán)限，一般是證書token沒通過認證

• 403：拒絕提供服務(wù)

• 404：資源不存在

• 500：服務(wù)器錯誤

• 503：服務(wù)器臨時維護，過載；可恢復(fù)

面試官：不錯，再考考你，session和cookie有什么區(qū)別

• 朋友：1）存儲位置不同，cookie是保存在客戶端的數(shù)據(jù)；session的數(shù)據(jù)存放在服務(wù)器上

• 朋友：2）存儲容量不同，單個cookie保存的數(shù)據(jù)小，一個站點最多保存20個Cookie；對于session來說并沒有上限

• 朋友：3）存儲方式不同，cookie中只能保管ASCII字符串；session中能夠存儲任何類型的數(shù)據(jù)

• 朋友：4）隱私策略不同，cookie對客戶端是可見的；session存儲在服務(wù)器上，對客戶端是透明對

• 朋友：5）有效期上不同，cookie可以長期有效存在；session依賴于名為JSESSIONID的cookie，過期時間默認為-1，只需關(guān)閉窗口該session就會失效

• 朋友：6）跨域支持上不同，cookie支持跨域名訪問；session不支持跨域名訪問

面試官：不錯，那你了解什么是HTTP分塊傳送嗎

• 朋友：分塊傳送是HTTP的一種傳輸機制，允許服務(wù)端發(fā)送給客戶端的數(shù)據(jù)分成多個部分，該協(xié)議在HTTP/1.1提供

面試官：HTTP分塊傳送有什么好處

• 朋友：HTTP分塊傳輸編碼允許服務(wù)器為動態(tài)生成的內(nèi)容維持HTTP持久連接

• 朋友：分塊傳輸編碼允許服務(wù)器在最后發(fā)送消息頭字段。對于那些頭字段值在內(nèi)容被生成之前無法知道的情形非常重要，例如消息的內(nèi)容要使用散列進行簽名

• 朋友：HTTP服務(wù)器有時使用壓縮 （gzip或deflate）以縮短傳輸花費的時間。分塊傳輸編碼可以用來分隔壓縮對象的多個部分。在這種情況下，塊不是分別壓縮的，而是整個負載進行壓縮。分塊編碼有利于一邊進行壓縮一邊發(fā)送數(shù)據(jù)

面試官：HTTP的長連接你怎么理解

• 朋友：長連接是指客戶端和服務(wù)建立TCP連接后，它們之間的連接會持續(xù)存在，不會因為一次HTTP請求后關(guān)閉，后續(xù)的請求也是用這個連接

• 朋友：長連接可以省去TCP的建立和關(guān)閉操作，對于頻繁請求的客戶端適合使用長連接，但是注意惡意的長連接導(dǎo)致服務(wù)受損（建議內(nèi)部服務(wù)之間使用）

面試官：HTTP是安全的嗎？怎么做到安全的HTTP協(xié)議傳輸

• 朋友：并非安全，HTTP傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都是明文的，容易被第三方截取；要做安全傳輸數(shù)據(jù)，可以使用HTTP的升級版HTTPS協(xié)議

面試官：HTTPS和HTTP的區(qū)別，你是怎么理解的

• 朋友：1）http協(xié)議的連接是無狀態(tài)的，明文傳輸

• 朋友：2）HTTPS則是由SSL/TLS＋HTTP協(xié)議構(gòu)建的有加密傳輸、身份認證的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

面試官：SSL/TLS是什么，HTTPS的安全性是怎樣實現(xiàn)的？

• 朋友：SSL(Secure Socket Layer 安全套接層)是基于HTTPS下的一個協(xié)議加密層，保障數(shù)據(jù)私密性。TLS(Transport Layer Security)則是升級版的SSL

• 朋友：https在http基礎(chǔ)加了一層安全認證及加密層TLS或者SSL，它首先會通過安全層進行ca證書認證，正確獲取服務(wù)端的公鑰

• 朋友：接著客戶端會通過公鑰和服務(wù)端確認一種加密算法，后面的數(shù)據(jù)則可以使用該加密算法對數(shù)據(jù)進行加密

參考資料

[1]

騰訊面試HTTP與TCP/IP20連問，你能答出多少: https://blog.csdn.net/weixin_48182198/article/details/107611341

[2]

什么是TCP/IP協(xié)議？: https://blog.csdn.net/bjweimengshu/article/details/79214572

[3]

太厲害了，終于有人能把TCP/IP協(xié)議講的明明白白了！: https://developer.51cto.com/art/201906/597961.htm

[4]

TCP的滑動窗口與擁塞窗口: https://blog.csdn.net/ligupeng7929/article/details/79597423