【C++上岸】C++常见面试题目--网络篇（第二十三期）

划重点！ 本期涵盖10大高频网络面试题，助你轻松拿Offer~ [🚀]

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📊 1. OSI与TCP/IP协议栈对应关系

OSI七层模型	TCP/IP四层模型	核心协议举例
应用层	应用层	HTTP, FTP, DNS
表示层	↑	SSL/TLS (加密/压缩)
会话层	↑	NetBIOS (会话管理)
传输层	传输层	TCP, UDP
网络层	网络层	IP, ICMP, ARP
数据链路层	链路层	Ethernet, PPP
物理层	↑	网线/光纤等物理介质

👉 关键点：TCP/IP将OSI上三层合并为"应用层"，下两层合并为"链路层"。🔍

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🚦 2. 流量控制原理

核心机制：滑动窗口（Sliding Window）

• 原理：接收方通过窗口大小告知发送方可接收的数据量上限，避免数据淹没。
  公式：$W_{recv}=R_{buf}-L_{pending}$
  其中 $R_{buf}$ 是接收缓冲区大小，$L_{pending}$ 是待处理数据长度。
• 动态调整：接收方实时更新窗口值（如TCP头部Window Size字段），发送方据此调整发送速率。
  👉 场景：若接收方处理慢，窗口缩小为0，发送方暂停传输（Zero Window Probe机制）。

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🔗 3. TCP/IP数据链路层交互过程

数据链路层处理相邻节点间通信：

1. 封装成帧：将IP数据包封装为帧，添加首部（源/目的MAC地址）和尾部（校验和）。
2. 透明传输：特殊字符转义（如PPP协议的0x7E转0x7D 0x5E）。
3. 差错检测：CRC循环冗余校验，错误帧直接丢弃。
4. 介质访问：
   • 以太网：CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）
   • 无线网络：CSMA/CA（冲突避免）

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📬 4. IP层如何区分报文类型与目标应用

• 区分协议：IP头部Protocol字段标识传输层协议类型（如6=TCP, 17=UDP）。
• 定位应用：传输层头部包含端口号（Port），例如：
  • TCP 80端口 → HTTP服务
  • UDP 53端口 → DNS服务
    👉 底层实现：内核通过socket绑定的端口号将数据交给对应进程。

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🤝 5. UDP的connect函数

UDP本是无连接的，但connect()可建立默认远端地址：

• 作用：
  1. 后续send()/recv()无需指定地址（提高效率）。
  2. 内核直接过滤非该地址的报文（提升安全性）。
• 伪代码示例：

  sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);  
  connect(sockfd, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr)); // 绑定默认地址  
  send(sockfd, buffer, strlen(buffer), 0); // 无需再指定目标地址  
  

⚠️ 注意：不触发三次握手，仅本地记录地址！💡

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⏳ 6. TCP的TIME_WAIT状态理解

TIME_WAIT是TCP四次挥手后主动关闭方的最终状态：

• 持续时间：$2\times MSL$（MSL=Maximum Segment Lifetime，通常30s~2min）。
• 状态转换流程：
  $$\text{主动关闭方：FIN\_WAIT\_1 → FIN\_WAIT\_2 → TIME\_WAIT → CLOSED}$$

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❓ 7. 为什么需要TIME_WAIT

设计目的：

1. 确保最后一次ACK到达：若ACK丢失，被动方重发FIN，主动方可再次响应。
2. 消除旧连接残留报文：等待2MSL使网络中旧数据包失效，避免新连接被干扰。
   👉 案例：服务器高并发时，短连接过多导致TIME_WAIT堆积，需调整内核参数（如net.ipv4.tcp_tw_reuse）。

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🌐 8. 输入URL到页面展示全流程

1. DNS解析：查询URL对应IP（递归+迭代查询）。
2. TCP连接：与服务器三次握手建立连接。
3. HTTP请求：发送GET/POST请求（HTTPS还需TLS握手）。
4. 服务器处理：返回HTML/CSS/JS等资源。
5. 浏览器渲染：
   • 解析HTML构建DOM树
   • 解析CSS生成样式规则
   • 执行JS → 渲染页面 → 显示内容
     ⏱️ 优化点：CDN加速、HTTP/2多路复用。

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📡 9. ICMP协议及作用

ICMP（Internet Control Message Protocol） 是网络层"哨兵"：

• 功能：
  • 错误报告（如Destination Unreachable）
  • 诊断工具（如ping用ICMP Echo Request/Reply测试连通性）
  • 路径控制（如TTL Exceeded提示路由循环）
• 封装位置：封装在IP包内，协议号=1。

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🛰️ 10. 路由器 vs 交换机

维度	路由器	交换机
工作层级	网络层（Layer 3）	数据链路层（Layer 2）
寻址依据	IP地址	MAC地址
核心功能	跨网段路由、NAT、防火墙	局域网内高速转发
典型场景	连接不同网络（如家宽→互联网）	连接同网段设备（如办公室PC互联）

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💎 总结：掌握这些核心知识点，面试官直呼内行！
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