简单计算机网络概念

1.浏览器过程

输入url，解析url

1.协议http、https的区别；HTTPS就是在HTTP与TCP之间增加了SSL/TSL安全传输层
2.格式：协议//主机:端口/路径；
3.HTTP版本：1.0和1.1
4.HTTP/1.1：
        1. 持久连接：为了解决 HTTP/1.0 每次请求都需要建⽴新的连接的问题， HTTP/1.1 持久连接，只                        
           要客户端和服务器任意⼀端没有明确提出断开连接，则保持TCP连接状态。

本地解析域名，如果没有向DNS服务器进行域名解析获取ip地址

1.是什么/为什么
2.DNS的过程
3.根域名服务器

向服务器请求http链接

1.http使用的是tcp，3次握手
2.请求方式get/post

服务器返回

1.常见状态码200/300/400/
2.cookies是什么

断开链接

1. 4次挥手

2.DNS域名解析

使用容易记忆的域名替换IP

1.域名解析：域名->IP的过程 
2.DNS属于应用层

过程

1. 先查询浏览器缓存。
2. 缓存中没有，查询本地的Host⽂件。
3. Host⽂件没有则会向本地的DNS服务器查询。
4. 如果本地DNS解析器有该域名的ip地址，就会直接返回，如果没有会向根DNS服务器发出查询请求。根DNS服务器并不负责解析域名，但它能告诉本地DNS解析器应该向哪个顶级域的DNS服务器继续查询。
5. 本地DNS解析器接着向指定的顶级域名DNS服务器发出查询请求。顶级域DNS服务器也不负责具体的域名解
析，但它能告诉本地DNS解析器应该前往哪个权威DNS服务器查询下⼀步的信息。
6. 本地DNS解析器最后向权威DNS服务器发送查询请求。
7. 本地DNS解析器将收到的IP地址返回给浏览器，并且还会将域名解析结果缓存在本地。
8. 浏览器发起连接。

查询方式

递归查询
在递归查询中，DNS客户端（通常是本地DNS解析器）向上层DNS服务器（如根域名服务器、顶级域名服务器）发起查询请求，并要求这些服务器直接提供完整的解析结果。递归查询的特点是，DNS客户端只需要发送⼀个查询请求，然后等待完整的解析结果。上层DNS服务器会⾃⾏查询下⼀级的服务器，并将最终结果返回给DNS客端。
迭代查询
在迭代查询中，DNS客户端向上层DNS服务器发起查询请求，但不要求直接提供完整的解析结果。相反，DNS客户端只是询问上层服务器⼀个更⾼级的域名服务器的地址，然后再⾃⾏向那个更⾼级的服务器发起查询请求，以此类推，直到获取完整的解析结果为⽌。递归查询适合普通⽤户和客户端，⽽迭代查询适⽤于DNS服务器之间的通信。

3. UDP

4.TCP

序列号：该报⽂段⾸字节的字节流编号。
确认应答号：对发送来的 TCP 报⽂段的响应，值是收到的TCP报⽂段的序号值加1，⽤来解决不丢包的问题。序列号和确认应答号都⽤于实现可靠数据传输。
⾸部⻓度：标识TCP头部有多少字节，最⻓ 60。
窗⼝⼤⼩：接收窗⼝，告诉对⽅本端TCP缓冲区还有多少空间可以接收数据，⽤来做流量控制。
标志字段：
    ACK：⽤于指示确认应答号值是否有效，置1表示包含⼀个对已成功接收报⽂段的确认；
    RST：⽤于重置⼀个已经混乱的连接，或拒绝⼀个⽆效的数据段或者连接请求；
    SYN：⽤于连接建⽴过程，请求建⽴⼀个连接；
    FIN：⽤于断开连接，表示发送⽅没有数据要传输了。
检验和：接收⽅使⽤检验和来检查该报⽂段(头部+数据)中是否出现差错（CRC算法）。

三次握手

1、第⼀次握⼿：SYN报⽂：
客户端随机初始化序列号 client_isn ，放进TCP⾸部序列号段，然后把SYN置1。把SYN报⽂发送给服务端，表示发起连接，之后客户端处于SYN-SENT状态。
2、第⼆次握⼿：SYN+ACK报⽂：
服务端收到客户端的SYN报⽂之后，会把⾃⼰随机初始化的序号 server_isn 放进TCP⾸部序列号段，「确认应答号」填⼊ client_isn + 1 ，把SYN和ACK标志位置为1。把SYN+ACK报⽂发送给客户端，然后进⼊ SYN-RCVD 状态,表示服务器接受了客户端的请求，并希望建⽴连接。
3、第三次握⼿：ACK报⽂：
客户端收到服务端报⽂后，还要向服务端回应最后⼀个应答报⽂。⾸先该应答报⽂ TCP ⾸部 ACK 标志位置为1 ，其次「确认应答号」字段填⼊ server_isn + 1 ，最后把报⽂发送给服务端，这次报⽂可以携带客户到服务器的数据，之后客户端处于 ESTABLISHED 状态, 表示客户端已经准备好与服务器进⾏数据传输。服务器收到客户端的应答报⽂后，也进⼊ ESTABLISHED 状态。此时，TCP 连接已经建⽴起来，通信双⽅可以开始进⾏数据传输。

为什么是三次

1. 三次握⼿才可以阻⽌重复历史连接的初始化(主因)：由于网络原因客户端多次请求链接
2. 三次握⼿才可以同步双⽅的初始序列号
3. 三次握⼿才可以避免资源浪费：3次就够了，4次多余

SYN攻击

在 SYN 攻击中，攻击者发送⼤量伪造的 SYN 请求到⽬标服务器，但不完成后续的握⼿过程，从⽽让服务器⼀直等待确认，消耗服务器的资源（如半连接队列和系统资源），当半连接队列满了之后，后续再收到SYN报⽂就会丢弃，导致⽆法与客户端之间建⽴连接。

四次挥手

在挥⼿之前，客户端和服务器都处于 ESTABLISHED 状态
1. 第⼀次挥⼿：假设客户端打算关闭连接，发送⼀个TCP⾸部FIN被置1的 FIN 报⽂给服务端, 此时客户端处于FIN_WAIT1 状态
2. 第⼆次挥⼿：服务端收到以后，向客户端发送ACK应答报⽂，且把客户端的序列号值+1作为ACK报⽂的序列号
值，表明已经收到客户端的报⽂了，此时服务端处于 CLOSE_WAIT 状态
3. 第三次挥⼿：等待服务端处理完数据后，向客户端发送FIN报⽂。此时服务端处于 LAST_ACK 的状态
4. 第四次挥⼿：客户端接收到FIN报⽂后回⼀个ACK应答报⽂，之后客户端处于 TIME_WAIT 状态
5. 服务器收到ACK报⽂后，进⼊ CLOSE 状态，服务器完成连接关闭。
6. 客户端在经过 2MSL ⼀段时间后，⾃动进⼊ CLOSE 状态，客户端也完成连接的关闭。

为什么是四次

服务端通常需要等待完成数据的发送和处理，所以服务端的ACK和FIN⼀般都会分开发送，从⽽
⽐三次握⼿导致多了⼀次。

TIME_WAIT 状态

主动发起关闭连接的⼀⽅，才会有 TIME-WAIT 状态。
需要 TIME-WAIT 状态，主要是两个原因：
1. 防⽌历史连接中的数据，被后⾯相同四元组的连接错误的接收；
如果⽹络出现拥塞或延迟，数据包可能会在⽹络中滞留⼀段时间，甚⾄超过了原始连接关闭的时间。
如果没有TIME_WAIT 状态，客户端直接进⼊到CLOSE状态，这些滞留的数据包可能会被传递给新连接，
导致新连接的数据被旧连接的数据⼲扰。经过 2MSL 这个时间，⾜以让两个⽅向上的数据包都被丢弃，使得
原来连接的数据包在⽹络中都⾃然消失，再出现的数据包⼀定都是新建⽴连接所产⽣的。
2. 保证「被动关闭连接」的⼀⽅能被正确的关闭，即保证最后的 ACK 能让被动关闭⽅接收，从⽽帮助其正常
关闭如果最后的⼀次ACK报⽂丢失（第四次挥⼿），客户端没有 TIME_WAIT 状态，直接进⼊ClOSE，服务端⼀
直在等待ACK状态，⼀直没有等到，就会重发FIN报⽂，⽽客户端已经进⼊到关闭状态，在收到服务端重传的 
FIN 报⽂后，就会回 RST 报⽂,服务端收到这个 RST 并将其解释为⼀个错误, 为了防⽌这种情况出现，客户
端必须等待⾜够⻓的时间，确保服务端能够收到 ACK，如果服务端没有收到 ACK，那么就会触发 TCP 重传机
制，服务端会重新发送⼀个FIN，这样⼀去⼀来刚好两个 MSL 的时间。
如果 TIME-WAIT 等待⾜够⻓的情况就会遇到两种情况：
1. 服务端正常收到四次挥⼿的最后⼀个 ACK 报⽂，则服务端正常关闭连接。
2. 服务端没有收到四次挥⼿的最后⼀个 ACK 报⽂时，则会重发 FIN 关闭连接报⽂并等待新的 ACK 报⽂。

为什么 TIME_WAIT 等待的时间是 2MSL

1. MSL是 Maximum Segment Lifetime ，报⽂最⼤⽣存时间，它是任何报⽂在⽹络上存在的最⻓时间，超过这
个时间报⽂将被丢弃。
2. 等待MSL两倍：⽹络中可能存在发送⽅的数据包，当这些发送⽅的数据包被接收⽅处理后⼜会向对⽅发送响
应，所以⼀来⼀回需要等待 2 倍的时间。
3. 1 个 MSL 确保四次挥⼿中主动关闭⽅最后的 ACK 报⽂最终能达到对端；1 个 MSL 确保对端没有收到 ACK 重传的 FIN 报⽂可以到达。
4. 2MSL 的时间是从客户端接收到 FIN 后发送 ACK 开始计时的。如果在 TIME-WAIT 时间内，因为客户端的 ACK没有传输到服务端，客户端⼜接收到了服务端重发的 FIN 报⽂，那么 2MSL 时间将重新计时。

传输控制

重传机制

通过序列号和应答(ack)机制实现

1、超时重传：设定⼀个计时器，当超过指定的时间后，没有收到对⽅的确认ACK应答报⽂，就会重发该数据。

2.快速重传

当收到三个相同的ACK报⽂时，会在定时器过期之前，重传丢失的报⽂段。

滑动窗⼝

发送放不用等ack，直接发送对面接受能力的报文。

窗⼝大小：是⽆需等待确认应答，可以继续发送数据的最⼤值。 
滑动窗口的控制：通常窗⼝的⼤⼩是由接收⽅的窗⼝⼤⼩来决定的。
累计确认：只要发送⽅收到了ACK700确认应答，就意味着700之前的所有数据「接收⽅」都收到了。

流量控制

TCP 流量控制的基本原理是使⽤滑动窗⼝机制

1. 接收窗⼝：接收⽅维护⼀个接收窗⼝，表示可以接收的数据段的范围。窗⼝⼤⼩可以根据接收⽅的处理能⼒进 ⾏调整。

2. 通告窗⼝⼤⼩：接收⽅通过 TCP 报⽂中的确认信息，通告当前的接收窗⼝⼤⼩给发送⽅。发送⽅会根据这个 窗⼝⼤⼩来控制发送数据的速率。

3. 窗⼝滑动：随着接收⽅处理数据的能⼒，窗⼝可以向前滑动。接收⽅可以通告更⼤的窗⼝，表示它可以接收更 多的数据。

4. 发送速率控制：发送⽅会根据接收⽅通告的窗⼝⼤⼩来控制发送数据的速率。如果接收窗⼝变⼩，表示接收⽅ 的处理能⼒减弱，发送⽅会减慢发送速率，避免数据拥塞。

5. 动态调整：TCP 流量控制是动态的，适应⽹络和接收⽅的变化。如果⽹络拥塞或接收⽅的处理速度变慢，流 量控制可以适时地减少发送速率。

拥塞控制

拥塞控制通过拥塞窗⼝来防⽌过多的数据注⼊⽹络

拥塞窗⼝ cwnd 是发送⽅维护的⼀个状态变量，根据⽹络拥塞程度⽽变化。
发送窗⼝的值是 swnd = min(cwnd, rwnd) ，也就是拥塞窗⼝和接收窗⼝中的最⼩值。
⽹络中没有出现拥塞，cwnd增⼤，出现拥塞，cwnd减⼩。

过程

1. 慢启动：指数性的增⻓
2. 拥塞避免：超过阈值由指数增长变线性增长
3. 拥塞发⽣：
        超时重传：阈值变一半，重新慢启动
        快速重传： cwnd = cwnd/2；ssthresh = cwnd；进⼊快速恢复算法
4. 快速恢复
    1. 拥塞窗⼝ cwnd = ssthresh + 3 （ 3 的意思是确认有 3 个数据包被收到了）；
    2. 重传丢失的数据包；
    3. 如果再收到重复的 ACK，那么 cwnd 增加 1；
    4. 如果收到新数据的 ACK 后，把 cwnd 设置为第⼀步中的 ssthresh 的值，原因是该 ACK 确认了新的数据，说明从 duplicated ACK 时的数据都已收到，该恢复过程已经结束，可以回到恢复之前的状态了，也即再次进⼊拥塞避免状态；

超时重传图

快速重传与快速恢复图

TCP与UDP的区别

1、连接
TCP是⾯向连接的，在传输前需要三次握⼿建⽴连接。
UDP不需要连接，直接发送数据包，没有连接建⽴和关闭的过程。
2、服务形式
TCP是⼀对⼀的通信。在TCP连接中，⼀台客户端与⼀台服务器之间建⽴⼀条连接，进⾏双向通信。
UDP可以是⼀对⼀、⼀对多或多对多的通信。UDP是⽆连接的，⼀个UDP包可以被⼴播到多个⽬标主机，或
者从多个源主机接收UDP包。这使得UDP适⽤于多播和⼴播应⽤。
3、可靠性
TCP保证数据可靠交付，拥有确认应答和重传机制，⽆重复、不丢失、按序到达;
UDP尽可能交付，发送数据后不会关⼼数据包是否成功到达接收⽅，不会进⾏重传，不保证可靠性。
4、流量控制和拥塞控制
TCP拥有流量控制、拥塞控制，确保数据发送的速率不会超过接收⽅的处理能⼒，并防⽌⽹络拥塞。
UDP不进⾏流量控制和拥塞控制，数据发送的速率不受限制。
5、⾸部开销
TCP的⾸部⼤⼩通常为20字节，但在选项字段被使⽤的情况下，可能会更⼤。TCP⾸部包含源端⼝号、⽬标端
⼝号、序列号、确认号、窗⼝⼤⼩、校验和等字段。
UDP的⾸部⼤⼩固定为8字节。UDP⾸部包含源端⼝号、⽬标端⼝号、包⻓度和校验和字段（各16位）。
6、传输⽅式
TCP基于字节流，没有边界，但是保证传输顺序和可靠性;
UDP继承了IP层特性，基于数据包，有边界可能出现乱序和丢包。
7、分⽚⽅式
TCP数据⼤于MSS时会在TCP层将数据进⾏分⽚传输，到达⽬的地后同样在传输层进⾏合并，如果有某个⽚丢失则
只需要重传丢失的分⽚即可;
UDP数据⼤于MTU时会在IP层分⽚，则会在IP层合并，如果某个IP分⽚丢失，⽬标主机收到后，在 IP 层组装完数
据，接着再传给传输层。

IP

特殊地址

主机号全0：表示该网络
主机号全1：表示该网络下所有主机
127.0.0.1：回环
一个网段主机数=2^主机号位数-2

CIDR⽆分类地址

这种⽅式不再有分类地址的概念，32 ⽐特的 IP 地址被划分为两部分，前⾯是⽹络号，后⾯是主机号。通过子网掩码确定网络号与主机号的位数。

IP分⽚与重组

NAT

公网IP和内网IP转换

ARP

获取下一跳的mac地址

arp请求：
主机会通过⼴播发送 ARP 请求，这个包中包含了想要知道的 MAC 地址的主机 IP 地址。
当同个链路中的所有设备收到 ARP 请求时，会去拆开 ARP 请求包⾥的内容，如果 ARP 请求包中的⽬标 IP 地址与
⾃⼰的 IP 地址⼀致，那么这个设备就将⾃⼰的 MAC 地址塞⼊ ARP 响应包返回给主机。
操作系统通常会把第⼀次通过 ARP 获取的 MAC 地址缓存起来，以便下次直接从缓存中找到对应 IP 地址的 MAC 地
址。 不过，MAC 地址的缓存是有⼀定期限的，超过这个期限，缓存的内容将被清除。
路由表：