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面试题之网络相关

news 2025/4/14 5:48:21

最近开始面试了，410面试了一家公司问了我几个网络相关的问题，我都不会！！现在来恶补一下，整理到博客中，好难记啊，虽然整理下来了。在这里先祝愿大家在现有公司好好沉淀，定位好自己的目标，在自己的领域上发光发热，在自己想要的领域上（技术管理、项目管理、业务管理等）越走越远！希望各位面试都能稳过，待遇都是杠杠的！

1.HTTP和HTTPS的区别是什么？HTTP 1.0、1.1和2.0的主要区别是什么？

1） HTTP和HTTPS的区别

	HTTP	HTTPS
默认端口	80	443
传输方式	明文传输，不安全	加密传输，安全
加密方式	无加密	使用ssl/tls加密，需要ca证书
传输速度	快	相对慢

2) HTTP 1.0、1.1和2.0的主要区别是什么？

	HTTP 1.0	HTTP 1.1	HTTP 2.0
连接方式	每个请求需要建立新的TCP连接	持久连接(默认keep-alive)	二进制分帧
传输技术	串型请求	管道化技术	多路复用
头部信息	无host头字段	新增host头字段	头部压缩
断点续传	不支持断点续传	支持断点续传	服务器推送

2. https的双向认证原理

双向认证流程

1.客户端发起建立HTTPS连接请求，将SSL协议版本的信息发送给服务端；
2.服务端将本机的公钥证书(server.crt)发送给客户端；
3.客户端读取公钥证书(server.crt)，取出了服务端公钥；
4.客户端将客户端公钥证书(client.crt)发送给服务端；
5.服务端使用根证书(root.crt)解密客户端公钥证书，拿到客户端公钥；
6.客户端发送自己支持的加密方案给服务端；
7.服务端根据自己和客户端的能力，选择一个双方都能接受的加密方案；
8.服务端使用客户端的公钥加密后发送给客户端；
9.客户端使用自己的私钥解密加密方案，生成一个随机数R，使用服务器公钥加密后传给服务端；
10.服务端用自己的私钥去解密这个密文，得到了密钥R；
11.服务端和客户端在后续通讯过程中就使用这个密钥R进行通信了。

双向认证的目的主要是使得双方最终可以安全的得到秘钥R，后面所有传输都是通过秘钥R加密HTTPS双向认证，不仅仅需要用户浏览器校验服务器数字证书，还需要服务器端验证用户是否是可信的。

引用博客：https双向认证-CSDN博客

https证书的作用

‌保护网站安全‌：https证书通过加密传输保护网站和浏览器的通信，确保数据不会被网络不法分子干扰，保护客户信息和用户私人数据‌。
‌消除“不安全”标记‌：部署https证书可以消除浏览器对http站点的“不安全”标记，提升用户体验和网站信誉‌

3.HTTPS的SSL/TLS握手过程是怎样的？

完整握手过程：

Client Hello：
客户端发送支持的TLS版本、加密套件列表、随机数
Server Hello：
服务器选择TLS版本、加密套件，发送随机数和服务器证书
证书验证：
客户端验证服务器证书(CA链、有效期等)
密钥交换：
客户端生成预主密钥，用服务器公钥加密发送；双方通过随机数和预主密钥生成会话密钥
Finished：
双方发送加密的Finished消息验证握手成功

3.HTTP/2的多路复用是如何实现的？

HTTP/2多路复用实现原理：

二进制分帧层：
- 将HTTP消息分解为独立的帧(HEADERS/DATA等)
- 帧可以乱序发送，通过流ID重新组装
流(Stream)概念：
- 每个请求/响应对应一个流，有唯一ID
- 流可以并行交错传输
- 流具有优先级权重
帧特性：
- 长度字段：9字节帧头
- 类型字段：10种帧类型
- 标志字段：如END_HEADERS, END_STREAM等
- 流ID：31位无符号整数

优势：

解决HTTP/1.x队头阻塞问题
单连接并行处理多个请求
减少TCP连接数

4.什么是WebSocket？它与HTTP有什么关系？

WebSocket：
- 全双工通信协议
- 建立在TCP之上
- 客户端和服务器可以主动发送消息
- 适用于实时应用(聊天、游戏等)

关系：

WebSocket握手阶段使用HTTP协议
建立连接后升级为WebSocket协议
使用ws://或wss://协议头

6.什么是RESTful API？它的特点是什么？

RESTful API是基于REST(Representational State Transfer)架构风格的API设计。

特点：

使用HTTP方法表示操作类型(GET/POST/PUT/DELETE等)
无状态
资源导向，URI表示资源
通常使用JSON/XML作为数据格式
可缓存
分层系统

7-13 TCP UDP详细的解说可以查看博客：网络问题之TCP/UDP协议-CSDN博客

7.简述 tcp 和 udp的区别？

tcp 和 udp 是 OSI 模型中的运输层中的协议。tcp 提供可靠的通信传输，而 udp 则常被用于让广播和细节控制交给应用的通信传输；其中OSI模型的全称是开放系统互连参考模型（Open Systems Interconnection Reference Model），是由国际标准化组织(ISO)提出的网络通信概念框架

两者的区别大致如下：

tcp 面向连接，udp 面向非连接即发送数据前不需要建立链接；
tcp 提供可靠的（数据传输）服务，udp 无法保证；
tcp 面向字节流，udp 面向报文；
tcp 数据传输慢，udp 数据传输快；
tcp保证数据顺序，udp不保证
tcp适用于可靠性传输的场景，如文件传输、网页浏览；udp适用于实时性要求高的场景，如视频会议、在线游戏

8. 说一下 tcp 粘包是怎么产生的？

tcp 粘包可能发生在发送端或者接收端，分别来看两端各种产生粘包的原因：

发送端粘包：发送端需要等缓冲区满才发送出去，造成粘包；
接收方粘包：接收方不及时接收缓冲区的包，造成多个包接收。

9.tcp粘包/拆包的解决办法

TCP粘包/拆包的解决方法主要包括协议设计优化和框架级解码器支持，核心思路是为数据包定义明确的边界规则。‌

主要解决方案

‌固定长度法‌
发送方将每个数据包封装为固定长度（如200字节），不足部分填充特定字符（如空格或0）。接收方按固定长度读取数据，避免粘包/拆包。 ‌
示例：设定每个数据包长度为100字节，发送端填充不足部分，接收端每次读取100字节。
‌特殊分隔符法‌
在数据包末尾添加特定分隔符（如\r），接收方根据分隔符拆分数据。例如FTP协议使用换行符作为边界。 ‌
适用场景：文本协议或需要人工可读的数据格式。
‌消息头定义长度法‌
在数据包头部添加长度字段（如4字节的int值），接收方先读取长度信息，再按该长度读取完整数据包。 ‌
优势：灵活适配变长数据，广泛应用于自定义协议设计。
‌应用层协议封装‌
设计更复杂的协议规范，例如将消息分为消息头和消息体，头部包含校验、版本等信息，消息体按业务逻辑扩展。 ‌
典型应用：Netty等框架通过:ml-search[LengthFieldBasedFrameDecoder]支持此类协议。
‌框架级解码器支持‌
使用网络框架（如Netty）内置的解码器自动处理粘包/拆包：
- FixedLengthFrameDecoder：固定长度解码； ‌
- LineBasedFrameDecoder：基于换行符分割；
- DelimiterBasedFrameDecoder：自定义分隔符；
- LengthFieldBasedFrameDecoder：头部含长度的通用方案。 ‌
  优势：减少手动处理复杂度，提升开发效率。

其他补充

‌HTTP协议的解决方案‌：通过Content-Length明确数据长度，或使用chunked编码分块传输，天然规避粘包问题。 ‌
‌UDP无粘包问题‌：因其面向数据报文且自带消息边界保护。

‌建议结合具体场景选择方案‌：简单文本通信可用分隔符法，高性能场景推荐消息头长度法或Netty框架集成。

10.什么是TCP的三次握手和四次挥手？

三次握手(建立连接)：

客户端发送SYN=1, seq=x
服务器回复SYN=1, ACK=1, seq=y, ack=x+1
客户端发送ACK=1, seq=x+1, ack=y+1

四次挥手(断开连接)：

客户端发送FIN=1, seq=u
服务器回复ACK=1, ack=u+1
服务器发送FIN=1, seq=v
客户端回复ACK=1, ack=v+1

11. tcp 为什么要三次握手，两次不行吗？为什么？

如果采用两次握手，那么只要服务器发出确认数据包就会建立连接，但由于客户端此时并未响应服务器端的请求，那此时服务器端就会一直在等待客户端，这样服务器端就白白浪费了一定的资源。若采用三次握手，服务器端没有收到来自客户端的再此确认，则就会知道客户端并没有要求建立请求，就不会浪费服务器的资源。

12. TCP的拥塞控制机制是如何工作的？

TCP拥塞控制包含四个核心算法：

慢启动(Slow Start)：
- 初始拥塞窗口(cwnd)为1 MSS
- 每收到一个ACK，cwnd指数增长(1,2,4,8...)
- 当cwnd达到慢启动阈值(ssthresh)时进入拥塞避免阶段
拥塞避免(Congestion Avoidance)：
- cwnd线性增长(每RTT增加1 MSS)
- 当检测到丢包时，调整ssthresh为当前cwnd的一半
快速重传(Fast Retransmit)：
- 收到3个重复ACK时立即重传丢失的报文段
- 不等待超时重传计时器
快速恢复(Fast Recovery)：
- 重传丢失的报文段后，cwnd = ssthresh + 3 MSS
- 每收到一个重复ACK，cwnd增加1 MSS
- 当收到新数据的ACK时，退出快速恢复

13. OSI 的七层模型都有哪些？TCP/IP四层模型？

OSI的七层模型：

物理层：利用传输介质为数据链路层提供物理连接，实现比特流的透明传输。
数据链路层：负责建立和管理节点间的链路。
网络层：通过路由选择算法，为报文或分组通过通信子网选择最适当的路径。
传输层：向用户提供可靠的端到端的差错和流量控制，保证报文的正确传输。
会话层：向两个实体的表示层提供建立和使用连接的方法。
表示层：处理用户信息的表示问题，如编码、数据格式转换和加密解密等。
应用层：直接向用户提供服务，完成用户希望在网络上完成的各种工作。

层级	名称	英文	功能概要	典型协议/设备
7	应用层	Application Layer	为用户应用程序提供网络服务接口	HTTP, FTP, SMTP
6	表示层	Presentation Layer	数据格式转换、加密解密	SSL, TLS, JPEG
5	会话层	Session Layer	建立、管理和终止会话	NetBIOS, RPC
4	传输层	Transport Layer	提供端到端的可靠数据传输	TCP, UDP
3	网络层	Network Layer	路由选择、IP寻址和分组转发	IP, ICMP, 路由器
2	数据链路层	Data Link Layer	物理寻址、错误检测和帧传输	Ethernet, PPP, 交换机
1	物理层	Physical Layer	传输原始比特流，定义电气和物理特性	RS-232, 光纤, 网卡

TCP/IP四层模型：

网络接口层
网络层(internet层)
传输层(TCP/UDP)
应用层(HTTP/FTP等)

记忆口诀："应表会传网数物"（从第7层到第1层）

理解OSI模型有助于网络问题排查（如：ping通但无法上网→应用层问题）和协议设计。虽然实际网络更多使用TCP/IP模型，但OSI的分层概念仍是网络工程师的重要基础.

14. get 和 post 请求有哪些区别？

get 请求会被浏览器主动缓存，而 post 不会。
get 传递参数有大小限制，而 post 没有。
post 参数传输更安全，get 的参数会明文显示在 url 上，post 不会。

15. 如何实现跨域？

实现跨域有以下几种方案：

服务器端运行跨域设置 CORS 等于 *；
在单个接口使用注解 @CrossOrigin 运行跨域；
使用 jsonp 跨域；

16. 说一下 JSONP 实现原理？

jsonp：JSON with Padding，它是利用script标签的 src 连接可以访问不同源的特性，加载远程返回的“JS 函数”来执行的。

17.http 响应码 301 和 302 代表的是什么？有什么区别？

301：永久重定向。

302：暂时重定向。

它们的区别是，301 对搜索引擎优化（SEO）更加有利；302 有被提示为网络拦截的风险。

18. forward 和 redirect 的区别？

forward 是转发和 redirect 是重定向：

地址栏 url 显示：foward url 不会发生改变，redirect url 会发生改变；
数据共享：forward 可以共享 request 里的数据，redirect 不能共享request里面的数据；
效率：forward 比 redirect 效率高

19. Java中Socket编程的基本步骤是什么？

服务器端：

创建ServerSocket对象，绑定端口
调用accept()方法监听客户端连接
获取输入输出流进行通信
关闭资源

客户端：

创建Socket对象，指定服务器地址和端口
获取输入输出流进行通信
关闭资源

20.Java BIO、NIO、AIO有什么区别？

	BIO（传统IO）	NIO（非阻塞IO）	AIO（异步IO）
全称	Blocking I/O	New I/O/Non-blocking I/O	Asynchronous I/O
JDK版本	JDK1.0	JDK1.1	JDK1.7
面向核心	面向流（steam）	面向缓冲区（buffer）	面向事件(Event)
关键特征	同步阻塞IO，读写阻塞	同步非阻塞IO+多路复用，但需要轮询	异步非阻塞+回调机制，操作系统完成IO后会主动通知
处理能力	一个线程只能处理一个连接	单线程可以处理多个连接（selector）	可多线程处理，但需要注意线程安全
适用场景	适合连接数少的场景	适合高并发、连接数多但连接时间短的场景	适用于连接数多且连接时间长的场景
主要组件	/	核心组件：Channel、Buffer、Selector	Channel（异步版本）、Buffer（异步使用）

主要组件	作用
`Selector`	多路复用器；通过 `Selector`（选择器）机制实现多路复用（Multiplexing），允许单个线程高效地管理多个通道（`Channel`）的 I/O 事件（如读、写、连接等），监听多个 `Channel` 的事件，核心多路复用器。
`Channel`	类似于流，但可以双向读写，非阻塞 I/O 通道（如 `SocketChannel`、`ServerSocketChannel`）。
`SelectionKey`	标识 `Channel` 和 `Selector` 的绑定关系，包含感兴趣的事件（OP_READ 等）。
Buffer	数据容器

21. BIO、NIO和AIO深度拷问？

Q：为什么Netty选择NIO而不是AIO？
A："主要考虑三点：1) Linux平台AIO实现不完善，实际仍用epoll模拟；2) NIO模型更成熟稳定；3) Netty的NIO优化已能达到AIO的性能水平，AIO会有多线程的安全需要考虑"

Q：BIO线程池大小的合理设置？
A："根据业务类型有两种策略：1) CPU密集型：核心数+1；2) IO密集型：通过公式[线程数=CPU核心数×(1+等待时间/计算时间)]计算。"

Q：NIO的空轮询Bug如何解决？
A："1) 升级JDK7+已修复；2) 对于老版本可通过重建Selector或设置select超时规避。"

Q：如何避免AIO回调线程成为性能瓶颈？
A："采用三种策略：1) 使用分层线程池，将I/O回调与业务处理分离；2) 对耗时操作采用非阻塞写法；3) 使用ManagedBlocker防止ForkJoinPool工作线程耗尽..."

Q：AIO是否适合CPU密集型场景？
A："AIO的设计初衷是优化I/O密集型场景。对于CPU密集型任务需要特别注意：1) 回调线程池大小需调整；2) 考虑将计算任务offload到专用线程池。"

Q：AIO回调里的异常如何处理？
A："完善的异常处理应包括：1) 在failed()中记录完整上下文；2) 资源清理；3) 连接重连机制。"

22.Java中有哪些常用的网络框架？

Netty：高性能异步事件驱动框架，适合开发高性能服务器和客户端
Apache HttpClient：HTTP客户端库，支持HTTP协议的各种功能
OkHttp：高效的HTTP客户端，支持HTTP/2和WebSocket
Spring WebClient：Spring提供的响应式HTTP客户端，非阻塞IO
Jersey：JAX-RS参考实现，用于构建RESTful服务

23.什么是零拷贝(Zero-copy)？零拷贝Java中如何实现？浅拷贝和深拷贝又是什么？

注意：零拷贝是系统I/O的优化技术，浅拷贝和深拷贝是java中对象复制的一种方式。

零拷贝：是一种避免CPU将数据从一块存储拷贝到另一块存储的技术，减少不必要的内存拷贝，提高系统性能。

数据直接从内核空间传输到目标，不经过用户空间
减少CPU拷贝次数和上下文切换
提高数据传输效率

浅拷贝：只复制对象本身和其中的基本数据类型，对于引用类型的属性，只复制引用地址而不复制引用的对象

深拷贝：不仅复制对象本身，还会递归复制对象的所有引用属性，生成一个完全独立的副本。

特性	零拷贝	浅拷贝	深拷贝
作用层面	系统I/O优化技术	对象复制方式	对象复制方式
拷贝内容	避免数据复制	对象+基本数据类型	对象+所有引用对象
主要目的	减少数据拷贝次数	快速创建对象副本	创建完全独立的对象副本
关注重点	内存与I/O性能优化	对象结构复制	对象引用关系的完全复制
典型应用	文件/网络传输	简单对象复制	需要完全独立的对象
实现层级	操作系统/虚拟机层	编程语言层面	编程语言层面
性能	最高	较高	较低
内存使用	最少	较少	较多
独立性	不适用	引用属性共享	完全独立
实现复杂度	系统级支持	简单	复杂

零拷贝的Java实现：

FileChannel.transferTo()/transferFrom()
MappedByteBuffer内存映射
Netty的CompositeByteBuf

Q：零拷贝技术为什么能提高性能？
A：主要通过三个方面：1) 减少CPU拷贝次数；2) 减少用户态和内核态切换；3) 避免缓冲区多次复制。在文件传输中，性能可提升50%以上。

Q：如何选择使用浅拷贝还是深拷贝？
A：考虑三个因素：1) 对象引用结构的复杂度；2) 对独立性的要求；3) 性能需求。如果引用对象不需要独立，用浅拷贝；如果需要完全隔离，用深拷贝。

Q：Java中如何实现完美的深拷贝？
A：最可靠的方式是序列化法，但需要注意：1) 所有相关类必须实现Serializable；2) 性能较差；3) 对于复杂对象图更安全。也可以采用递归clone方式，但要处理好循环引用问题。Apache Commons和Spring都提供了beanUtils浅拷贝，当对象序列化后可以考虑SerializationUtils或使用 JSON 序列化进行深拷贝

24. 什么是DNS解析？

DNS解析：通过递归查询和迭代查询两种方式，将域名转换成ip地址的过程

25. Netty的Reactor模式是如何实现的？

Netty 的 Reactor 模式 是其高并发核心设计，通过多线程分层处理 I/O 事件，实现高效的事件驱动，Boss 线程：专注接受连接； Worker 线程：高效处理 I/O 和业务；Pipeline：灵活扩展处理逻辑。

Netty的Reactor模式实现：

核心组件：
- EventLoopGroup：线程池，包含多个EventLoop
- EventLoop：事件循环，每个处理多个Channel
- Channel：网络连接抽象
- ChannelPipeline：处理器链
线程模型：
- BossGroup：接受连接，通常1个线程
- WorkerGroup：处理I/O，通常2*cpu核心数线程
- 每个Channel绑定到一个EventLoop
事件处理流程：
- 接收连接 → 注册到WorkerGroup
- 读事件 → 触发ChannelPipeline
- 写事件 → 通过ChannelFuture异步处理
关键设计：
- 无锁化设计：Channel绑定固定线程
- 零拷贝：使用ByteBuf和FileRegion
- 内存池：重用ByteBuf内存

26. Java NIO的Selector底层是如何工作的？

说明:Selector 的底层通过操作系统多路复用 API 监听 Channel 事件，实现单线程高效管理海量连接。其核心是：注册 FD 到内核事件表。阻塞等待就绪事件。批量处理就绪的 I/O 操作。

Selector底层工作原理：

系统依赖：
- Linux：epoll
- Windows：IOCP
- MacOS：kqueue
核心机制：
- 注册：Channel.register(selector, ops)
- 就绪选择：selector.select()
- 事件处理：遍历selectedKeys()
epoll实现细节：
- epoll_create创建epoll实例
- epoll_ctl注册文件描述符
- epoll_wait等待事件就绪
- 水平触发(LT)模式
性能关键：
- 事件集(interest set)与就绪集(ready set)分离
- O(1)时间复杂度的事件通知
- 减少系统调用次数

27. 如何设计一个高性能的Java网络服务器？

高性能服务器设计要点：

架构设计：
- 事件通知模式：Reactor模式或Proactor模式
- 主从多Reactor结构，分工明确
- 业务线程池与IO线程分离，业务分离
网络层优化：
- 使用NIO/Netty：一个线程处理多个连接
- 连接复用(如HTTP keep-alive)，防止短链
- 零拷贝技术：从网络直接到内存，减少CPU切换
协议优化：
- 二进制协议优于文本协议，少用json/xml
- 头部压缩(如HTTP/2 HPACK)，能少送就少送
- 批处理与小包合并，资源压包
资源管理：
- 对象池化(ByteBuf, 线程等)，对象线程重复利用，垃圾回收压力小。
- 异步非阻塞设计，能异步就异步
- 背压(backpressure)控制，控制流量方式压爆
监控调优：
- 关键指标监控(连接数、QPS、延迟)，
- JVM调优(堆外内存、GC策略)
- 操作系统参数调优(文件描述符数等)

总结白话：架构怎么搭建，使用“事件通知模式”Reactor或者Proactor，来活就干，主从多Reactor，分工明确不卡顿，老板线程接客，员工线程干活，网络IO和业务逻辑分开，别让煮面条的去算账。网络怎么快？用NIO/NETTY，一个线程馆一万条连接，省事。连接别老断（keep-alive）反复握手不累吗？数据少搬家（零拷贝），直接从网卡送到内存，不绕路。协议怎么省？别用JSON/XML这种小作文，二进制协议（如PROTOBUF）更紧凑。压缩头部（像HTTP2）能少穿就少穿。小包攒一攒在发，别动不动就快递员跑腿。资源怎么管？对象别用完就扔（池化），bytebug、线程重复用。垃圾回收压力小。能异步就异步，别堵着门口等结果。流量太大时踩刹车（背压），防止服务器被冲垮。怎么调优？盯紧指标：多少人连，美妙多少请求？慢不慢？JVM别拖后腿：堆外内存用起来，GC策略调聪明点。系统参数别抠门：文件描述符开大点，别让连接既不进来。

口诀：
事件驱动分好工，
Netty零拷贝快如风，
二进制协议省流量，
池化异步不过载。

28. 分布式系统中有哪些常见的网络问题？如何解决？

常见问题及解决方案：

网络分区(脑裂)：
解决方案：Quorum机制、Lease机制、 fencing token
延迟波动：
解决方案：超时与重试策略、截止时间传播
消息丢失：
解决方案：ACK机制、持久化队列、幂等设计
时钟不同步：
解决方案：逻辑时钟(Lamport时钟)、混合时钟(HLC)
流量激增：
解决方案：熔断器模式、限流算法(令牌桶、漏桶)
跨机房通信：
解决方案：一致性哈希、就近路由、数据同步策略

29. RPC框架的网络通信层是如何设计的？

RPC网络通信层设计要点：

协议设计：
- 魔数+版本号
- 消息类型(请求/响应)
- 序列化方式
- 压缩标志
- 请求ID
- 数据长度+载荷
连接管理：
- 连接池(固定大小/弹性)
- 心跳机制
- 空闲连接回收
IO模型：
- NIO多路复用
- 异步回调或Future模式
- Zero-copy优化
可靠性保障：
- 超时重试
- 熔断降级
- 链路加密

30. 如何诊断Java网络应用的性能瓶颈？

诊断方法与工具：

网络层诊断：
- netstat -antp 查看连接状态
- tcpdump/Wireshark抓包分析
- ping/traceroute检查网络质量
应用层诊断：
- JMC(Java Mission Control)分析网络IO
- Netty的ChannelTrafficShapingHandler统计流量
- 分布式追踪(SkyWalking, Zipkin)
关键指标：
- 连接建立时间(TCP握手)
- 请求响应时间(RTT)
- 吞吐量(QPS/TPS)
- 错误率(连接失败、超时等)
JVM诊断：
- jstack检查线程阻塞
- jmap分析内存使用
- GC日志分析网络缓冲区回收
压测工具：
- wrk/ab进行HTTP压测
- JMeter模拟复杂场景
- TCPCopy流量回放