计算机网络面试常见知识点总结笔记

简介：
这份总结笔记包含了计算机网络面试中常见的核心知识点，旨在帮助求职者全面复习和准备相关技术问题，提高面试通过率。 ### 计算机网络面试知识点详解 #### 一、网络包接收流程 ##### 网络包接收原理 网络包的接收涉及多个层次的技术细节，包括底层硬件与操作系统的交互以及不同协议间的协作。 - **硬件中断**: 当数据包到达网卡时，网卡通过DMA技术直接将数据写入Ring Buffer。随后，网卡向CPU发起硬件中断通知操作系统有新的数据包到来。为避免频繁的中断影响CPU性能，系统采取了多种优化措施。 - **NAPI机制**: Linux内核2.6版本引入了NAPI（New API）机制，这是一种结合中断和轮询的方法。其核心思想是在接收数据时首先通过中断唤醒处理程序，然后通过轮询方式处理数据包以减少不必要的中断并提高CPU利用率。 - **数据包处理流程**: - 数据包到达网卡并通过DMA技术写入Ring Buffer。 - 网卡向CPU发起硬件中断。 - CPU调用注册的中断处理函数。 - 屏蔽中断，防止在此期间重复发生中断。 - 发起软中断。 - 软中断处理: 1. `ksoftirqd`线程负责处理软中断请求； 2. 数据帧从Ring Buffer中获取，并封装为`sk_buff`结构； 3. 然后数据包进入协议栈逐层解析： - **网络接口层**: 检查数据帧的有效性，去除头尾信息并识别IP版本。 - **网络层**: 验证IP地址正确性，根据传输层协议（如TCP或UDP）进行处理。 - **传输层**: 根据五元组(源IP、源端口、目标IP及目标端口)定位对应的Socket，并将数据放入接收缓冲区。 - **应用层**: 应用程序调用Socket接口获取数据。 - **应答过程**：发送过程与上述流程类似，从应用程序开始经传输层和网络层直至物理层完成。 #### 二、HTTP协议详解 ##### 2.1 TCP粘包问题 TCP粘包是指在接收端看来连续的数据包似乎“黏”在一起了，导致难以区分各个数据包的边界。解决此问题的方法包括： - **固定长度消息**: 每个消息规定一个固定的长度，但这种方法缺乏灵活性。 - **特殊字符分隔**: 使用特定字符作为消息之间的分隔符，在遇到该字符时需要进行转义处理以避免混淆。 - **自定义消息结构**: 在每个消息前添加表示其长度的字段，这样接收端就能根据这个信息准确地读取数据。 ##### 2.2 HTTP与TCP的Keep-Alive机制 - **HTTP Keep-Alive**: 又称长连接，由应用程序层面实现。它允许客户端和服务端之间保持一个TCP连接用于发送和接受多个请求响应，从而减少建立和关闭链接的成本。 - **TCP Keep-Alive**: 内核级别的保活机制，在长时间无数据交互时内核会发送探测包来检查链路是否仍有效。 这些知识点涵盖了从硬件到操作系统再到协议栈的多层次技术细节。理解网络包接收流程及HTTP中的粘包问题与Keep-Alive机制对于深入掌握计算机网络原理和设计高效的应用程序至关重要。