c 网络编程面试

一、基础网络协议

1、TCP/IP协议栈

应用层：处理特定网络应用的协议，如HTTP、FTP、SMTP等，它为用户提供了一组能够实现网络应用的功能。

传输层：提供主机之间的数据传输服务，主要协议有TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议），TCP提供可靠的、面向连接的传输，而UDP提供不可靠的、面向无连接的传输。

网络层：负责数据包的路由和转发，主要协议是IP（互联网协议），它负责数据包的寻址和传输，使之从源地址到达目的地址。

数据链路层：负责物理网络间的数据传输，处理实际的物理传输介质和网络设备驱动程序。

物理层：处理比特流，通过物理媒体（如电缆、光纤）进行二进制数据的传输。

2、TCP和UDP的区别

连接方式：TCP是面向连接的协议，在传输数据之前需要建立连接；UDP是无连接的协议，无须建立连接即可发送数据包。

可靠性：TCP提供可靠的服务，通过超时重传、数据校验等方式来确保数据无差错、不丢失、不重复且按序到达；UDP不提供确认机制，不保证数据包的顺序，大量数据可能丢失或重复。

传输速度：由于UDP没有握手等连接过程，因此在某些情况下速度可能比TCP快。

资源占用：TCP由于需要维护连接状态等信息，资源占用相对较高；UDP则相对简单，资源占用较少。

应用场景：TCP适用于需要可靠传输的应用，如网页浏览、文件传输等；UDP适用于实时应用，如视频直播、在线游戏等。

二、套接字编程

1、套接字类型

流套接字（SOCK_STREAM）：对应于TCP协议，提供可靠的、有序的、双向的字节流通信，常用于需要可靠传输的数据交互，如文件传输、网页访问等。

数据报套接字（SOCK_DGRAM）：对应于UDP协议，提供无连接的、不可靠的消息传递服务，适用于对实时性要求较高但对数据准确性要求相对较低的场景，如实时视频会议、在线游戏中的即时消息等。

2、常用函数及API

socket()：创建一个新的套接字，指定通信域、套接字类型和协议，例如int socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);表示创建一个基于IPv4协议的流套接字。

bind()：将套接字与本地地址绑定，指定IP地址和端口号，例如bind(socket_fd, (struct sockaddr*)&address, sizeof(address));将套接字与指定的IP地址和端口号绑定。

listen()：使套接字进入被动监听模式，准备接受传入的连接请求，例如listen(socket_fd, 5);表示允许最多5个未处理的连接请求排队等待处理。

accept()：接受一个传入的连接请求，返回一个新的套接字描述符用于与客户端通信，例如int client_socket = accept(socket_fd, NULL, NULL);接受一个客户端连接请求。

connect()：主动发起连接请求，与服务器建立连接，例如connect(socket_fd, (struct sockaddr*)&server_address, sizeof(server_address));向服务器发起连接请求。

send()/recv()：用于在套接字上发送和接收数据，例如send(client_socket, buffer, strlen(buffer), 0);发送数据到客户端；recv(client_socket, buffer, sizeof(buffer), 0);接收来自客户端的数据。

close()：关闭套接字，释放相关资源，例如close(socket_fd);关闭套接字描述符。

三、网络编程中的多线程和并发处理

1、多线程模型

多线程服务器：通过创建多个线程来同时处理多个客户端的连接请求，每个客户端连接由一个独立的线程负责处理，这样可以提高服务器的并发处理能力，但需要注意线程同步和资源竞争的问题，避免出现数据不一致或死锁等情况。

线程池模型：预先创建一定数量的线程，形成一个线程池，当有客户端连接请求时，从线程池中取出一个空闲线程来处理该请求，处理完毕后，线程重新回到线程池中等待下一次任务分配，线程池模型可以减少线程创建和销毁的开销，提高系统性能。

2、并发处理注意事项

资源共享与同步：在多线程环境下，多个线程可能会共享某些资源，如全局变量、文件描述符等，为了避免资源竞争和数据不一致的问题，需要使用互斥锁（mutex）、信号量（semaphore）等同步机制来保护共享资源。

避免竞态条件：竞态条件是指在多线程程序中，由于线程执行顺序的不确定性而导致的程序行为异常的情况，需要仔细设计程序的逻辑，避免出现竞态条件，或者通过适当的同步机制来解决竞态条件问题。

四、网络编程中的常见问题及解决方法

1、网络延迟和超时

原因：网络拥塞、数据传输距离远、服务器负载高等因素都可能导致网络延迟和超时。

解决方法：可以设置合理的超时时间，当连接未能在规定时间内建立或数据传输未能在规定时间内完成时，主动放弃或重试，还可以采用非阻塞I/O（如select、poll、epoll等）来实现异步IO操作，提高程序的响应性和并发处理能力。

2、网络断开检测

原因：客户端突然断开或重启、网络故障等原因都可能导致网络连接断开。

解决方法：服务器可以通过TCP/IP协议的机制感知连接断开，例如TCP连接可能会触发RST（reset）报文，服务器需要设置合适的错误处理机制来检测这些变化，并进行相应的处理，如释放资源、记录日志等。

3、子网掩码计算

问题描述：给定一个IP地址和子网掩码，计算该子网的网络地址、广播地址以及可用的主机地址范围，对于子网210.27.48.21/30，网络地址部分是固定的，剩下的2位用于主机地址，因为子网掩码/30意味着2位主机位，其中11表示广播地址，00表示多播地址，只有01和10是可用的主机地址，这个子网有2个可用的主机地址，分别是210.27.48.21和210.27.48.22。

解决方法：根据子网掩码的长度确定主机位的数量，然后根据IP地址和子网掩码计算出网络地址和广播地址，最后确定可用的主机地址范围，可以使用相关的网络工具或编写代码来实现子网掩码计算功能。

C语言网络编程涉及到众多知识点，包括基础网络协议、套接字编程、多线程和并发处理以及常见问题的解决方法等，在面试过程中，除了掌握这些理论知识外，还需要具备一定的实践经验和解决问题的能力。