菜鸟面试必知的 http 知识（一）—— TCP握手协议

大家好，我是彬彬酱，目前在腾讯从事Web后端开发。
这个专题整理了关于网络的基础知识，适合大家进行入门级学习。

由于HTTP协议是基于TCP/IP协议的，所以篇1先介绍了TCP，IP，DNS的含义和特点，为大家学习HTTP进行基本概念讲解，其中TCP的三次/四次握手协议几乎是面试必问。

超文本传输协议（HTTP，HyperText Transfer Protocol)是互联网上应用最为广泛的一种网络协议。HTTP 也属于 TCP/IP 协议族的子集，想要学习 HTTP ，先需要了解 TCP/IP。

1 - TCP/IP 的分层管理

TCP/IP 协议族里重要的一点就是分层，按层次分为以下4层：应用层、传输层、网络层和数据链路层。层次化的好处是，各层之间的协议改变可以互不影响，只需要按照接口规划好。

• 应用层
  应用层决定了向用户提供应用服务时通信的活动。TCP/IP 协议族内预存了各类通用的应用服务。包括** HTTP，FTP（File Transfer Protocol，文件传输协议），DNS**（Domain Name System，域名系统）服务。

• 传输层
  传输层提供处于网络连接中的两台计算机之间的数据传输。有两个性质不同的协议：TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）和UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）

• 网络层
  网络层用来处理在网络上流动的数据包，数据包是网络传输的最小数据单位。该层规定了通过怎样的路径到达对方计算机，并把数据包传送给对方。与对方计算机之间通过多台计算机或网络设备进行传输时，网络层所起的作用就是在众多的选项内选择一条传输路线。

• 链路层
  用来处理连接网络的硬件部分。硬件上的范畴均在链路层的作用范围之内。

2 - TCP/IP 通信传输流

如图1所示，发送端在层与层之间传输数据时，每经过一层时必定会被打上一个该层所属的首部信息。反之，接收端在层与层传输数据时，每经过一层时会把对应的首部消去。
这种把数据信息包装起来的做法成为封装。

图1 - HTTP通信传输过程

3 - 与 HTTP 关系密切的协议：IP、TCP 和 DNS

• 3.1 负责传输的 IP 协议
  IP（Internet Protocol）网际协议位于网络层。其作用是把各种数据包传送给对方，需要满足各类条件，最重要的两个条件便是 IP 地址 和 MAC 地址。IP 地址可以和 MAC 地址进行配对，IP 地址可变换，但 MAC 地址基本不会更改。
  在网络上，通信的双方在同一局域网（LAN）内的情况是很少的，通常是经过多台计算机和网络设备中转才能连接到对方。而在进行中转时，会利用下一站中转设备的 MAC 地址来搜索下一个中转目标。这时，会采用 ARP （Address Resolution Protocol）协议。 ARP 是一种用以解析地址的协议，根据通信方的 IP 地址就可以反查出对应的 MAC 地址。

• 3.2 确保可靠性的 TCP 协议
  TCP 位于传输层，提供可靠的字节流服务。字节流服务是指将大块数据分割成报文段（segment）为单位的数据包进行管理
  为了保证准确性，TCP 协议采用了三次握手（three-way handshaking）策略。握手过程中使用了 TCP 的标志（flag）—— SYN（synchronize）、ACK（acknowledgement）和 FIN（finish）。

TCP建立连接—三次握手：发送端首先发送一个带SYN标志的数据包给对方。接收端收到后，回传一个带有 SYN/ACK 标志的数据包以示传达确认信息。最后，发送端再回传一个带 ACK 标志的数据包，代表“握手”结束，过程见图2。

图2 - TCP建立连接—三次握手

TCP释放连接—四次握手：发送端首先发送一个带 FIN 标志的数据包给对方，然后进入 FIN-WAIT-1 状态。接收端收到后不能立即断开连接（防止数据丢失），先发送带 ACK 标志的数据包，此时发送端进入 FIN-WAIT-2 状态。然后接收端将没有传输完的数据继续传完，传完之后发送一个带 ACK 和 FIN 标志的数据包，通知发送端。发送端发送 ACK 标志的数据包给接收端，并进入 TIME-WAIT 状态，等待 2MSL 后断开连接。

图3 - TCP释放连接—四次握手

• 3.3 负责域名解析的 DNS 服务
  DNS （Domain Name System）服务是和 HTTP 协议一样位于应用层的协议。它提供域名到 IP 地址之间的解析服务。用户通常通过主机名或域名来访问对方的计算机，计算机则通过 IP 地址查询服务器。所以 DNS 就提供了域名查找 IP 地址和从 IP 地址反查域名的服务。

上述三种协议在 HTTP 通信过程中的作用可以用一张图来表示：

图4 - HTTP 通信过程中各协议的作用

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大家好，我是彬彬酱，目前在腾讯从事Web后端开发。
菜鸟必知的 http 知识专题整理了关于网络的基础知识，适合大家进行入门级学习，这个专题现包含下列文章：
菜鸟必知的 http 知识（一）—— TCP 握手协议
菜鸟必知的 http 知识（二）—— HTTP 协议特点
菜鸟必知的 http 知识（三）—— 请求和响应报文
菜鸟必知的 http 知识（四）—— HTTP 和 HTTPS
菜鸟必知的 http 知识（五）—— 新技术的出现
菜鸟必知的 http 知识（六）—— web的结构组件

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