每日八股文7.1

网络

1.能说说 TCP 报文头部都包含哪些关键字段吗？

TCP 头部包含了不少重要的字段。主要有源端口号和目的端口号，它们都是 16 位的，用来标识发送方和接收方的应用程序。然后是 32 位的序列号和 32 位的确认应答号，这两个字段对于保证数据的可靠性和顺序性非常关键。还有一些 控制位，比如 SYN 用于发起连接，ACK 用于确认，FIN 用于关闭连接，RST 用于重置连接等等。此外，头部还包括 4 位的首部长度，16 位的窗口大小用于流量控制，16 位的校验和用于数据完整性校验，以及一些可选字段。

2.TCP 是如何确保数据传输的可靠性的？你能详细谈谈吗？

TCP 为了保证数据传输的可靠性，采取了一系列关键措施。首先，在连接建立阶段，TCP 通过三次握手来确保双方都具备正常的发送和接收能力，并且能够防止旧的连接请求被误用。其次，在数据传输阶段，每个 TCP 报文都会被分配一个序列号，接收方可以根据序列号对乱序到达的数据包进行排序。同时，接收方会发送确认应答（ACK）来告知发送方已经成功接收到了哪些数据。

如果发送方在一定时间内没有收到某个数据包的确认应答，就会触发超时重传机制，重新发送丢失的数据包。另外，如果发送方连续收到三个相同的确认应答（冗余 ACK），发送方会立即进行快速重传，而无需等待超时。为了避免发送方发送过快导致接收方处理不过来，TCP 引入了流量控制机制，通过滑动窗口来限制发送方发送数据的速率。最后，为了避免网络出现拥塞，TCP 还实现了拥塞控制机制，通过慢启动、拥塞避免、拥塞发生和快速恢复等算法来动态调整发送速率，确保网络不会过载，从而保证数据的可靠传输。

3.你能解释一下 TCP 滑动窗口是如何设计的？它主要解决了什么问题？

TCP 的滑动窗口机制在发送方和接收方的内核中都维护着一个缓冲区，并且在这个缓冲区上定义了一个窗口。对于发送方来说，发送窗口的大小决定了在没有收到确认应答之前，可以连续发送的最大数据量。有了发送窗口，发送方就不需要每发送一个数据包就等待确认，可以批量发送，从而大大提高了发送效率。

对于接收方来说，接收窗口的大小表示了接收缓冲区当前可用的空间大小。接收方会将这个接收窗口的大小通过 ACK 报文告知发送方。这样，发送方就知道接收方的接收能力，从而可以根据接收方的窗口大小来调整自己的发送速率，避免发送过多的数据导致接收方处理不过来而丢包，这就是流量控制。总的来说，滑动窗口机制主要解决了串行发送-确认方式效率低下的问题，并实现了流量控制，保证了数据传输的可靠性。

4.TCP 协议的拥塞控制是如何实现的？你能详细说说它的过程吗？

TCP 的拥塞控制是通过一系列算法来实现的，主要包括慢启动、拥塞避免、拥塞发生时的处理（超时重传和快速重传）以及快速恢复。

1. 慢启动: 连接建立初期，发送方以较低的速率发送数据，逐步探测网络的承载能力，指数级地增加发送窗口。

2. 拥塞避免: 当发送窗口达到慢启动阈值后，发送窗口以线性方式缓慢增长，避免过快地填满网络。

3. 当网络发生拥塞，可能会出现丢包。TCP 通过两种方式检测丢包：

   • 一是超时重传，这种重传方式系统默认网络已经出现了严重阻塞，如果发送方在一定时间内没有收到 ACK，就会认为发生了拥塞，此时会将慢启动门限设置为当前拥塞窗口的一半，并将拥塞窗口重置为1，然后重新开始慢启动。
   • 二是快速重传，这种方式系统默认网络出现了轻微阻塞，因为接收方还可以发送包，并且发送方还可以接收到；当发送方连续收到三个重复的 ACK 时，会认为发生了丢包，会立即重传丢失的报文，并进入快速恢复阶段。在快速恢复阶段，拥塞窗口会减半，然后每收到一个重复的 ACK，拥塞窗口会增加一个 MSS，当收到被重传的报文的 ACK 后，拥塞窗口会设置为当前的慢启动门限，然后进入拥塞避免阶段，继续线性增长。

这些机制使得 TCP 能够根据网络状况动态调整发送速率，避免网络过载。

5.在 IP 地址 10.100.122.2/24 中，斜杠后面的数字 24 代表什么意思？

在 IP 地址 10.100.122.2/24 中，斜杠后面的数字 24 表示的是子网掩码的位数。在 CIDR（Classless Inter-Domain Routing）表示法中，这个数字说明了子网掩码中前面有多少个连续的“1”。对于 /24 来说，它对应的子网掩码是 255.255.255.0，换算成二进制就是前 24 位是 1，后 8 位是 0。这个子网掩码的作用是用来划分 IP 地址中的网络部分和主机部分。前 24 位（10.100.122）是网络号，用于标识一个特定的网络，而后 8 位（2）是主机号，用于标识该网络中的一个特定设备。通过将 IP 地址和子网掩码进行与运算，就可以得到该 IP 地址所属的网络号。

6.什么是 SQL 注入攻击？应该如何避免？

SQL 注入攻击是指攻击者通过在 HTTP 请求中插入恶意的 SQL 代码，使得后端服务器在构建和执行 SQL 查询语句时，将这些恶意代码也当作正常的 SQL 命令来执行，从而达到窃取数据、修改数据甚至控制服务器的目的。

举个简单的例子，如果一个查询用户信息的接口通过拼接字符串的方式构建 SQL 语句，攻击者可以在传入的用户 ID 参数中加入恶意的 SQL 代码，比如 0 OR 1=1，这样就会导致查询返回所有用户的信息，造成数据泄露。更严重的，攻击者甚至可以注入 DROP TABLE 这样的语句来删除整个数据库。

为了预防 SQL 注入攻击，我认为可以采取以下几个关键措施：

最重要也是最有效的方法是 使用参数化查询或者预编译语句。这种方式会将 SQL 语句的结构和参数分开处理，用户输入的数据会作为参数传递给 SQL 语句，而不是直接拼接在 SQL 语句中。这样可以防止恶意代码被当作 SQL 命令来执行。
其次，需要对 用户输入的数据进行严格的验证和过滤。在后端接收到前端传递的参数后，要对其进行检查，确保输入的数据符合预期的格式和类型，并且移除任何可能包含恶意代码的部分。可以使用白名单机制来限制允许输入的内容。
最后，应该 遵循最小权限原则。在数据库中，应用程序使用的账户应该只被授予完成其工作所需的最小权限。这样即使发生了 SQL 注入攻击，攻击者能够进行的操作也会受到限制，从而减少损失。
总而言之，使用参数化查询或者预编译语句是防止 SQL 注入攻击最根本和最有效的方法。