网络面试题一_隔离网络,防止网络风暴,指定访问规则 (防火墙)

一、介绍TCP连接的三次握手？追问：为什么TCP握手需要三次？

三次握手的过程：

1）第一次握手：建立连接时，客户端发送syn（syn=a）包到服务器，并进入SYN_SENT状态，等待服务器确认；SYN：同步序列编号

2）第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=a+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=b），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态

3）第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=b+1），此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED（TCP连接成功）状态，完成三次握手

为什么TCP需要三次握手？

总结来说，两次不可靠，四次不高效。TCP是可靠的传输控制协议，三次握手能保证数据可靠传输又能提高传输效率，而且三次握手可以保证任何一次握手出现问题，都是可以被发现或补救的。

如果是两次握手：

现假定出现一种异常情况，即C发出的第一个连接请求报文段并没有丢失，而是在某些网络结点长时间滞留了，以致延误到连接释放以后的某个时间才到达S。本来这是一个早已失效的报文段。但S收到此失效的连接请求报文段后，就误认为是C又发出一次新的连接请求。于是就向C发出确认报文段，同意建立连接。假定不采用三次握手，那么只要S发出确认，新的连接就建立了。由于现在C并没有发出建立连接的请求，因此不会理睬S的确认，也不会向S发送数据。但S却以为新的运输连接已经建立了，并一直等待C发来数据。S的许多资源就这样白白浪费了。采用三次握手的办法可以防止上述现象的发生。例如在刚才的情况下，C不会向S的确认发出确认。S由于收不到确认，就知道C并没有要求建立连接。

如果是4次及以上的握手

三次握手之后，C和S可以保证正常通信，之后的次数都是徒劳没有必要，三次握手是可以建立链接的最少次数，节约资源使传输更加高效。

二、什么是DHCP？描述DHCP工作过程

DHCP是动态主机分配/配置协议，DHCP协议基于Client-Server模型，所有的报文基于UDP封装，端口号：Server:67 Client:68

主要作用是集中管理、分配IP地址，使用网络中的主机动态获得IP地址、Gateway地址、DNS服务器地址等信息，能够提升地址的使用率

工作原理：

DHCP discover 发现

DHCP offer 应答

DHCP request 请求

DHCP ACK 确认

1）发现阶段，即DHCP客户机寻找DHCP服务器的阶段。

DHCP客户机以广播方式（因为DHCP服务器的IP地址对于客户机来说是未知的）发送DHCP discover发现信息来寻找DHCP服务器，即向地址255.255.255.255发送特定的广播信息。网络上每一台安装了TCP/IP协议的主机都会接收到这种广播信息，但只有DHCP服务器才会做出响应。

2）提供阶段，即DHCP服务器提供IP地址的阶段。在网络中接收到DHCP discover发现信息的DHCP服务器都会做出响应，它从尚未出租的IP地址中挑选一个分配给DHCP客户机，向DHCP客户机发送一个包含出租的IP地址和其他设置的DHCP offer提供信息。DHCP服务器的offer是以广播的方式发送的，那么怎么确定pc收到的哪一个offer是给自己的？

每一个DHCP的offer中包含着客户端的MAC地址、源目IP、DNS等信息

3）选择阶段，即DHCP客户机选择某台DHCP服务器提供的IP地址的阶段。如果有多台DHCP服务器向DHCP客户机发来的DHCP offer提供信息，则DHCP客户机只接受第一个收到的DHCP offer提供信息，然后它就以广播方式回答一个DHCP request请求信息，该信息中包含向它所选定的DHCP服务器请求IP地址的内容。之所以要以广播方式回答，是为了通知所有的DHCP服务器，他将选择某台DHCP服务器所提供的IP地址。

4）确认阶段，即DHCP服务器确认所提供的IP地址的阶段。当DHCP服务器收到DHCP客户机回答的DHCP request请求信息之后，它便向DHCP客户机发送一个包含它所提供的IP地址和其他设置的DHCP ack确认信息，告诉DHCP客户机可以使用它所提供的IP地址。然后DHCP客户机便将其TCP/IP协议与网卡绑定，另外，除DHCP客户机选中的服务器外，其他的DHCP服务器都将收回曾提供的IP地址。

三、什么是路由器？描述一下工作过程

1、概念：路由器运行在网络层，核心作用是实现不同网段间网络互连，分组数据转发

1）路由（寻径）：路由表建立、刷新、查找

2）子网间的速率适配（带宽大小适配）

3）隔离网络，防止网络风暴，指定访问规则（防火墙）

4）异种网络互连（例如：光电转换，无线转有线）

2、工作过程：通过查询路由表，把数据从一条链路转发到另一条链路，转发时会变化二层封装

路由器工作于OSI七层协议中的第三层，其主要任务是接收来自一个网络接口的数据包，根据其中所含的目的地址，决定转发到下一个目的地址。因此，路由器首先得在转发路由表中查找它的目的地址，若找到了目的地址，就按照相应的出口发送到下一个路由器，在数据包的帧格前添加下一个MAC地址，同时IP数据包头的TTL（Time To Live）域也开始减数，并重新计算校验和。若没有找到目标地址，则丢弃数据包，给源IP发送一个出错ICMP数据包表明没法传递该数据包。

四、什么是交换机？描述一下工作过程

1、概念：交换机根据网口地址传送信息，比集线器的网线直接传输多了一个步骤，它工作在二层（数据链路层）

2、交换机的基本功能：

1）基于源MAC学习（生成MAC条目/接口绑定）

2）基于目标MAC转发（查看MAC地址表）

3）防止环路

4）数据包过滤（基于目标MAC的过滤/如果转发的接口和接收的接口一样，就会丢弃数据包）

3、交换机的作用：

1）无限传输距离

2）没有冲突（所有节点可以同时收发数据/分段传输）

3）单播（当流量进入交换机后，先查看数据包中的源MAC地址，然后记录该MAC地址对应的本地接口，之后关注目标MAC，若表中存在记录将按照记录单播转发，若不存在将泛洪流量）

4、工作过程：

1）交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC地址表中。

2）交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。

3）如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。这一过程称为泛洪。

五、讲一讲什么是ARP？

正向ARP：

当一台设备知道对方的IP地址，不知道对方的MAC 地址时，启动ARP，发送ARP Request请求广播包到其他主机，收到广播包的主机查看，只有该请求的设备才会单播回答ARP Reply响应包

ARP工作流程：三层往二层封装时，先要查询本机的ARP 表，如果有则封装二层，如果没有则启动ARP 来查找关于目标的 MAC，查找完成后记录在ARP 表中。

1）每个主机都会在自己的ARP缓存区中建立一个ARP列表，用来表示IP地址和MAC地址的对应关系

2）当原主机要发送数据时，首先检查ARP表中是否有对应的IP地址的目的主机的MAC地址，如果有，则直接转发数据，如果没有，就想本网段的所有主机发送ARP请求数据包（洪泛），该数据包内容包括：源主机IP地址、源主机MAC地址，目标主机的MAC地址

3）当本网络的所有主机收到了该ARP洪泛数据包时，首先检查数据包中的IP是否是自己，若不是，则忽略，若是，则把数据包的源主机的IP地址和MAC地址写入自己的ARP列表中，若存在则覆盖，后将自己的MAC地址写入ARP的响应包中，告诉源主机自己是他要找的MAC地址

反向/逆向ARP：

当一台设备知道对方的MAC地址，不知道对方的IP 地址时，启动ARP，发送ARP Request请求广播包到其他主机，收到广播包的主机查看，只有该请求的设备才会单播回答ARP Reply响应包

代理ARP：

1）为什么需要有代理ARP：一个网络范围的设备如果想和另一个网络范围的设备通信时，无法获得另一个网络范围设备的MAC，为什么？网络中的路由器挡住了广播包。需要找到网关，且要知道网关的IP，把数据传到网关才能到达目标，进而需要获得网关的MAC。路由器的一个重要功能就是把局域网广播包限制在该网内，不让扩散，否则会造成网络风暴。ARP request是广播包，它询问的对象若在同一个局域网内，就会回答。但如果不在同一个局域网内，就需要路由器提供一个服务：代理ARP

2）什么是代理ARP ：

路由器/三层接口收到ARP request时，若发现查询的目的IP地址在不同子网，路由器/三层接口会扮演代理ARP的角色，代为回答，告诉查询者它所查询的MAC地址

免费/无故ARP：

作用：公告自己，检测重复地址，在ARP报文中请求的IP地址为自己的IP地址

重复地址检测，清除主机ARP 缓存，通告数据链路链接标识

六、如何实现VLAN间通信？有几种方法？

1）使用trunk协议，中继/干道协议，用一条物理链路传递不同vlan间的流量

2）单臂路由：指在路由器的一个接口上通过配置子接口或“逻辑接口”，（并不存在真正物理接口）的方式，实现原来相互隔离的不同VLAN之间的互联互通。

3）使用三层交换机，开启路由功能

七、OSPF有哪几种协议包？作用分别是什么？

1）hello：邻居的发现、建立、保活。时间默认10s，在特殊网络类型中为30s，dead时间默认40s, 在特殊网络类型中为120s，更新地址为224.0.0.5

2）DBD：数据库描述数据包，使用隐式确认，主从选举DBD，发送LSA头部摘要信息

3）LSR：链路状态请求，单播

4）LSU：链路状态更新，单播回复LSR，用于确认LSR的请求

5）LSACK：链路状态确认

OSPF区域划分的好处？

1）节省区域中的每一个设备的系统资源

大区域被划分以后，小区域中的数据库内容就会变少，同时减小路由表大小

2）增强 OSPF 网络的稳定性

一个不稳定链路造成的不良影响，仅在同一个区域中传播，不会影响到其他区域

3）加快路由收敛

4）减少LSA的数量和传播范围

八、两台路由器通过直连链路，建立OSPF邻居，那么一边使用P2P，而另一边使用P2MP，能正常建立邻居状态机制？

不能，P2P网络类型的hello时间和dead时间是10s和40s，而P2MP网络类型的hello时间和dead时间是30s和120s，hello和dead不一致故无法建立。邻居建立的条件：是否选举DR、hello和dead时间是否一致、有一方主动建立邻居

九、OSPF是纯链路状态型的协议吗？

是。

ospf需要建立邻接关系。ospf向邻居发送的是链路状态通告，而不是路由条目。简单说ospf就是告诉邻居自己的直连网段信息，并转发其它邻居发来的。每个路由器收集本区域全部的链路状态信息后，还原拓扑，并通过spf算法，得出每个路由条目。显然和rip的传递路由条目完全不同。