计算机网络基础

网络基础

Q1. TCP 三次握手与四次挥手

三次握手建立连接： Client → SYN Server → SYN-ACK Client → ACK

确保双方都能收发数据，防止旧连接干扰。

四次挥手关闭连接：

Client → FIN Server → ACK（半关闭） Server → FIN Client → ACK

TCP是全双工，双方需各自释放连接

Q2. TCP vs UDP 特点和适用场景

协议 是否连接 是否可靠 适用场景 TCP 有连接（三次握手） 有序+重传+拥塞控制 Web、文件传输 UDP 无连接 不可靠，无重传 视频、语音、DNS、DHCP

Q3. 什么是MTU, MSS, Window Scaling, Nagle’s algorithm

MTU（最大传输单元）：以太网一般为 1500 bytes。 MSS（最大报文段）：TCP 层的数据大小，约为 MTU - 40。 Window Scaling：TCP窗口放大，支持高带宽延迟网络。 Nagle 算法：合并小包发送，降低拥塞，延迟更高。

Q4. 简述 DNS 原理，递归 vs 迭代查询

递归查询：客户端 → 本地DNS 一口气查到最终IP（递归帮你走完）。 迭代查询：本地DNS 向根、TLD、权威DNS一跳一跳查（DNS服务器负责迭代）。

Q5. 什么是 ARP, DHCP, NAT, VLAN, 子网划分

ARP：IP → MAC 映射，二层通信。 DHCP：动态分配IP地址。 NAT：私网 → 公网地址转换。 VLAN：逻辑隔离二层广播域。 子网划分：CIDR 记法（如 192.168.1.0/24）控制主机数与网络规模。

网络性能与调优

Q6. Linux 下如何查看网络连接和延迟（如 ss, netstat, ping, traceroute, iperf, tcpdump）

• ss -tuna / netstat -anp：查看TCP/UDP连接
• ping：ICMP往返延迟（RTT）
• traceroute：每一跳延迟
• iperf3：TCP/UDP 吞吐测试
• tcpdump：抓包分析（过滤如 tcp port 80）

Q7. 如何排查高 RTT、丢包、网络拥塞

ping 看波动 & 丢包

traceroute 定位在哪一跳异常

iperf 对端吞吐是否正常

tcpdump 看是否有重传、窗口小

指标关注：

• RTT 大 → 拥塞或链路延迟
• 丢包高 → 链路质量差 or buffer 溢出
• 窗口小 → 滞后于 BDP，需 window scaling

Q8. TCP 拥塞控制四阶段（慢启动、拥塞避免、快重传、快恢复）

慢启动（Slow Start）：初期指数增长 cwnd，收到一个ack增加一个新窗口。初始拥塞窗口（cwnd）一般为 1~10 个 MSS，每收到一个 ACK，窗口加倍（指数增长），快速探测带宽，但风险高。

拥塞避免：线性增长 cwnd。当 cwnd ≥ ssthresh（慢启动阈值）时，进入拥塞避免。每 RTT 增长线性（每轮 +1 MSS），稳健但增长慢。

快重传：收到3个重复ACK，立即重传。不等超时，若收到接收方三个重复 ACK（说明某个包丢了）。立即重发丢失的数据包。

快恢复：减半 cwnd，进入拥塞避免而非重头来。快重传后，说明网络可用，但有拥塞。避免 cwnd 退回 1，减少性能损失。调整策略：

• ssthresh = cwnd / 2
• cwnd = ssthresh（或 ssthresh + 3）
• 进入拥塞避免阶段而不是重回慢启动

高频下的网络优化思路

Q9. busy-polling、DPDK 简介

busy-polling：CPU轮询收包，跳过中断，提高低延迟能力（可用 SO_BUSY_POLL）

DPDK（Data Plane Development Kit）：

• 用户态绕过内核协议栈
• 零拷贝 + 多核并发 + 高吞吐
• 适用于高频交易、SDN

Q10. 网络延迟的精细拆解（用户空间 → 内核 → 网卡 → 光纤延迟）

1. 用户空间 → 系统调用延迟
2. 内核协议栈处理（TCP/IP）
3. 驱动层 → 网卡（NIC）
4. 物理传输：
   • 光纤延迟约 5 μs/km
   • 交换/路由器处理 + 排队延迟（Bufferbloat）

高频系统中，每个阶段都要优化，如：

• 绑定 CPU core
• 关闭 Nagle
• 用 SO_RCVBUF / SO_SNDBUF 调整 buffer