计算机网络核心

1、OSI开放式互联参考模型

1、物理层：机械、电子、定时接口通信信道上的原始比特流传输。
2、数据链路层：物理寻址，同时将原始比特流转变为逻辑传输线路。
3、网络层：控制子网的运行，如逻辑编址、分组传输、路由选择(IP协议)。
4、传输层：接受上一层的数据，在必要的时候把数据进行分割，并将这些数据交给网络层，且保证这些数据段有效到达对端(TCP/UDP)。
5、会话层：不同机器上的用户之间建立及管理会话。
6、表示层：信息的语法语义以及它们的关联，如加密解密、转换翻译、压缩解压缩。
7、应用层：（HTTP）

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2、TCP/IP

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3、TCP报文头

传输控制协议TCP简介

面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。
将应用层的数据流分割成报文段并发送给目标节点的TCP层。
数据包都有序号，对方收到则发送ACK确认，未收到则重传。
使用校验和来检验数据在传输过程中是否有误。

套接字(socket)

每个需要发送的数据使用seq进行编号。返回的数据采用ACK来标记的。

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TCP报文头：

Source Port：源端口
Destination Port：目标端口
Sequence Number：序号，传输的数据的编号。
AckNowledgment Number：B期望收到A的下个数据序号。
Offset：数据便移:TCP报文距离起始报文的距离。
Reserved：保留域：目前为0；
TCP Flags：控制位，有8个标志位组成，每个包含单独的控制功能。
- ACK：确认序号标志(1/0)
- SYN：同步序号，用于建立连接过程
- FIN：finish标志，用于释放连接
- URG：紧急指针标志(1/0)
- PSH：push标志(1/0)
- RST：重置链接标志
Windows：流量控制：滑动窗口大小，告知缓存大小，控制发送数据的速率。(接收方用来通知发送方，自己含有多少缓冲区来接收数据。发送方根据接收方处理能力，来发送数据。不会让接收方处理不过来。)
Checksum：进行16位计算得到，用于报文头的校验。
Urgent Pointer：紧急指针，字节数紧急数据
TCP Options：可选项，定义其它一些可选参数。

4、TCP的三次握手

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三次握手的流程图：

在TCP/P协议中，TCP协议提供可靠的连接服务，采用三次握手建立一个连接。
第一次握手：建立连接时，客户端发送SY包n=到服务器，并进入 SYN SEND状态等待服务器确认第二次握手：服务器收到SYN包，必须确认客户的SYN
（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包此时服务器进入 SYN RECV状态；第三次握手客户端收到服务器的SYN+ACK包向服务器发送确认包ACK[ack=k+1）此包发送完毕客户端和服务器进入ESTABLISHED状态完成三次握手。

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三次握手的目的：

为了初始化Seq(Sequence Number的初始值)

首次握手的隐患—SYN超时

原因：

Server B收到 Client A的SYN，回复SYN-ACK的时候未收到ACK确认
Server B不断重试直至超时，Linux默认等待63秒才断开连接
1/2/4/8/16总共31秒钟会请求5次，然后再等待30秒才会断开连接。

针对SYN Flood的防护措施

会有黑客不断的请求你的服务然后断开，占用你的连接对列，造成正常访问也不能使用。

SYN队列满后，通过 tcp_syncookies参数回发 SYN Cookie。
若为正常连接则 Client会回发 SYN Cookie，直接建立连接。

建立连接后，Client出现故障怎么办？

保活机制：

向对方发送保活探测报文，如果未收到响应则继续发送。
尝试次数达到保活探测数仍未收到响应则中断连接。

5、TCP的四次挥手

"挥手"是为了终止连接，TCP四次挥手的流程图：

由任一方，发出Close进行触发。

第一次挥手：Client发送一个FIN，用来关闭 Client到 Server的数据传送，Client进入 FIN_WAIT_1状态；
第二次挥手：Server收到FIN后，发送一个ACK给 Client，确认序号为收到序号+1（与SYN相同，一个FN占用一个序号），Server进入 CLOSE_WAIT状态；
第三次挥手：Server发送一个FIN，用来关闭 Server到 Client的数据传送，Server进入 LAST_ACK状态；
第四次挥手：Client收到FN后，Client进入 TIME_WAIT状态，接着发送一个ACK给 Server，确认序号为收到序号+1，Server进入 CLOSED状态，完成四次挥手。

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6、为什么会有TIME_WAIT状态(等待2MSL的时间)

确保有足够的时间让对方收到ACK包
假如对方没有收到，再进行重发，时间为2MSL的时间(2个请求时间)
避免新旧连接混淆()

7、为什么需要四次握手才能断开连接

因为全双工，发送方和接收方都需要FIN报文和ACK报文

8、服务器出现大量 CLOSE_WA状态的原因?

对方关闭 socket连接，我方忙于读或写，没有及时关闭连接。

检查代码，特别是释放资源的代码。
检查配置，特别是处理请求的线程配置。

服务器会给每个用户提供一定量的连接数(几千)，超过一定量会报错。

会报错：too many open files

9、UDP简介

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Source Port：源端口。
Destination Port：目标端口。
Length：数据包长度。
Checksum：奇偶校验值。
Data octets：用户数据。

UDP的特点：

面向非连接。
不维护连接状态，支持同时向多个客户端传输相同的消息。
数据包报头只有8个字节，额外开销较小。
吞吐量只受限于数据生成速率、传输速率以及机器性能。
尽最大努力交付，不保证可靠交付，不需要维持复杂的链接状态表。
面向报文，不对应用程序提交的报文信息进行拆分或者合并。

结论：

TCP用来保证可靠性和有序性

TCP(面向连接) VS UDP(无连接)
可靠性(TCP高)
有序性(TCP利用序号)
速度(TCP慢)
量级(TCP重量级)

10、TCP的滑动窗口

TRR和RTO

TRR：发送一个数据包到收到对应的ACK，所花费的时间。
TRO：重传时间间隔。

TCP使用滑动窗口做流量控制与乱序重排

保证TCP的可靠性
保证TCP的流控特性

Windows窗口：接收方用来通知发送方，自己含有多少缓冲区来接收数据。发送方根据接收方处理能力，来发送数据。不会让接收方处理不过来。

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接受方还能接受的数据量：=接收端缓存池大小-已占据的缓存大小

AdvertisedWindow=MaxRcvBuffer-(LastByteRcvd - LastByteRead)

可剩余发送数据大小：=接受方还能接受的数据量-已经准备好并未发送数据量

EffectiveWindow=AdvertisedWindow-(LastByteSent - LastByteAcked)

TCP的滑动窗口

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11、HTTP简介

超文本传输协议HTTP主要特点

支持客户/服务器模式
简单快速(请求方法和路径)
灵活(可以任意类型数据结构，使用content-type标注)
无连接(使用后则断开连接)
无状态(协议对于事务处理，没有记忆)

HTTP 1.1版本：增加了KEEP—alive

HTTP请求数据结构：

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HTTP响应报文数据结构

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请求/响应的步骤

客户端连接到Web服务器
发送HTTP请求
服务器接收请求并返回HTTP响应
释放连接TCP连接
客户端浏览器解析HTML内容

在浏览器地址栏键入∪RL，按下回车之后经历的流程。

DNS解析(寻找url地址对应的IP地址)(浏览器缓存，系统缓存，路由器缓存，IPS服务器服务器缓存，根域名服务缓存，顶级域名缓存)
TCP连接(三次握手)
发送HTTP请求
服务器处理请求并返回HTTP报文
浏览器解析渲染页面
连接结束

HTTP状态码

5种取值

1xx：指示信息-表示请求已接收，继续处理。
2xx：成功-表示请求已被成功接收、理解、接受。
3xx：重定向-要完成请求必须进行更进一步的操作。
4xx：客户端错误-请求有语法错误或请求无法实现。
5xx：服务器端错误-服务器未能实现合法的请求。

常见状态码：

200 oK：正常返回信息
400 Bad Request：客户端请求有语法错误，不能被服务器所理解。
401 Unauthorized：请求未经授权，这个状态代码必须和WWW-Authenticate报头域一起使用。
403 Forbidden：服务器收到请求，但是拒绝提供服务。
404 Not Found：请求资源不存在，eg，输入了错误的URL。
500 Internal Server Error：服务器发生不可预期的错误。
503 Server Unavailable：服务器当前不能处理客户端的请求，过段时间后可能恢复正常。

GET请求和POST请求的区别

三个方面来解答

Http报文层面：GET将请求信息放在URL，POST放在报文体中。
数据库层面：CET符合幂等性和安全性，POST不符合。
其他层面：GET可以被缓存、被存储，而POST不行。

Cookie和Session

Cookie简介

是由服务器发给客户端的特殊信息，以文本的形式存放在客户端。
客户端再次请求的时候，会把 Cookie回发。
服务器接收到后，会解析 Cookie生成与客户端相对应的内容。

Cookie的设置以及发送过程

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Session简介

服务器端的机制，在服务器上保存的信息。
解析客户端请求并操作 session id，按需保存状态信息。

Session的是实现方式

使用 Cookie来实现(每次请求Cookie带上JESSIONID)
使用URL回写来实现(所有连接带上JSSONID,用户点击被带回)

Cookie和Session的区别

Cookie数据存放在客户的浏览器上。
Session数据放在服务器上Session相对于。
Cookie更安全若考虑减轻服务器负担，应当使用 Cookie

12、HTTP和HTTPS的区别

安全版HTTP，增加了一层。

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SSL(Security Sockets Layer，安全套接层)

为网络通信提供安全及数据完整性的一种安全协议。
是操作系统对外的API，SSL3.0后更名为TLS。
采用身份验证和数据加密保证网络通信的安全和数据的完整性。

加密的方式：

对称加密：加密和解密都使用同一个密钥。(效率高)
非对称加密：加密使用的密钥和解密使用的密钥是不相同的。(安全性高，效率低)
哈希算法：将任意长度的信息转换为固定长度的值，算法不可逆。
数字签名：证明某个消息或者文件是某人发出/认同的。

HTTPS数据传输流程

浏览器将支持的加密算法信息发送给服务器
服务器选择一套浏览器支持的加密算法，以证书的形式回发浏览器。
浏览器验证证书合法性，并结合证书公钥加密信息发送给服务器。
服务器使用私钥解密信息，验证哈希，加密响应消息回发浏览器。
浏览器解密响应消息，并对消息进行验真，之后进行加密交互数据。

HTTP和HTTPS的区别

HTTPS需要到CA申请证书，HTTP不需要。
HTTPS密文传输，HTTP明文传输。
连接方式不同，HTTPS默认使用443端口，HTTP使用80端口
HTTPS=HTTP+加密+认证+完整性保护，较HTTP安全。

HTTPS真的很安全吗

浏览器默认填充http://，请求需要进行跳转，有被劫持的风险。
可以使用HSTS(HTTP Strict Transport Security)优化

13、Socket简介

Socket是对TCP/IP协议的抽象，是操作系统对外开放的接口

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Socket通信流程

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ServerSocket ss = new ServerSocket(6500);
Socket socket = ss.accept();

Socket socket = new Socket("127.0.0.1",65000);
OutputStream os = socket.getOutputStream();