剑指Java面试-Offer直通车--计算机网络
前言：以下相关内容多为图片，参考链接、附上少量文字解释，以便整理脉络，以作复习巩固之用。若需详细了解，请进入原博主链接。如有错误，敬请指出，谢谢。
计算机网络
- 一、网络基础知识讲解
- 二、Socket
- 三、TCP三次握手，必考
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- 为何需要三次握手？重要考点
- 四、TCP四次挥手，必考
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- 为什么需要四次挥手才能断开连接？重要考点
- 五、TCP和UDP的区别
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- TCP和UDP的区别
- 六、TCP滑动窗口
- 七、HTTP简介
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- 客户端请求消息（Request）
- 服务端响应消息（Response）
- 考点，在浏览器地址栏键入URL，按下回车之后经历的流程
- 常见的HTTP状态码，考点
- GET请求和POST请求的区别，考点
- Cookie和Session的区别，考点
- 八、HTTP和HTTPS的区别
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- Https和http区别
参考链接：《剑指Java面试-Offer直通车》–计算机网络
一、网络基础知识讲解
OSI开放式互联参考模型
二、Socket
Socket简介
Socket通信流程
三、TCP三次握手，必考
IP数据包、成对端口
传输控制协议TCP简介：
1）面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议
2）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
3）数据包都有序号Seq，对方收到则发送ACK确认，未收到则重传
4）使用(奇偶)校验和来检验数据在传输过程中是否有误
下图不是很清晰，但可以看个大概，选择下图关键原因是标出了固定头部20 Bytes以及Offset
参考链接：TCP报文头部
三次握手示意图：
注意：上面seq=x+1，即之前虽然不携带信息，但会消耗一个序号。
SYN同步序号：
用于建立连接过程，在连接请求中SYN=1和ACK=0表示该数据段没有使用捎带的确认域，连接应答捎带一个确认即SYN=1和ACK=1。
seq序号：
占4字节，TCP连接中传送的字节流中的每个字节都按顺序编号。例如：一段报文的序号字段值是107，携带的数据是100个字段，下一个报文段序号从107+100=207开始。
ACK确认序号标志：
为1表示确认号有效，为0表示报文不含确认信息，忽略确认号字段。上面的确认号是否有效就是通过该标识控制的。
为何需要三次握手？重要考点
主要是为了初始化Sequence Number的初始值
通信的双方要互相通知对方 自己的初始化的Sequence Number，也就是上图中的x和y，这个号要作为以后的数据通信的序号，以保证应用层接收到的数据不会因为网络上的传输问题而乱序，即TCP会用这个序号来拼接数据。
因此，在服务器回发它的Sequence Number，即第二次握手之后，客户端还需要发送确认报文给服务器，告知服务器说“客户端已经收到你的初始化的Sequence Number”。
四、TCP四次挥手，必考
TCP连接必须经过等待时间2MSL后才真正释放掉
注意：第三次挥手，服务器除了携带FIN和seq之外，还携带了ACK和ack，个人认为是对本次客户端申请断开连接的再次确认，可能说法不准确。
FIN终止标志：用于释放连接，为1时表示发送方没有发送了。
为什么会有TIME_WAIT状态？为什么不直接为CLOSE状态？
1、确保有足够的时间让对方收到ACK包（被动关闭的一方没有收到ACK，会触发被动端重发FIN包，一来一回就是2MSL）
2、避免新旧连接混淆（有些路由器会缓存IP数据包，如果连接被重用，延迟收到的包有可能会跟新连接混在一起）
为什么需要四次挥手才能断开连接？重要考点
全双工的意思是允许数据在两个方向上同时传输，
因为TCP是全双工，发送方和接收方都需要FIN报文和ACK报文。即各自需要两次挥手，只不过有一方是被动的。
看上去就成了所谓的四次挥手。
netstat -n | awk ‘/^tcp/ {
++S[$NF]} END {
for(a in S) print a, S[a]}’
状态：描述
CLOSED：无连接是活动的或正在进行
LISTEN：服务器在等待进入呼叫
SYN_RECV：一个连接请求已经到达，等待确认
SYN_SENT：应用已经开始，打开一个连接
ESTABLISHED：正常数据传输状态
FIN_WAIT1：应用说它已经完成
FIN_WAIT2：另一边已同意释放
ITMED_WAIT：等待所有分组死掉
CLOSING：两边同时尝试关闭
TIME_WAIT表示处理完毕，等待超时结束的请求数。
LAST_ACK：等待所有分组死掉
五、TCP和UDP的区别
UDP报文
特点：
1、面向非连接，
2、不维护连接状态，支持同时向多个客户端传输相同的消息
3、数据包报头只有8个字节，额外开销较小
4、吞吐量只受限于数据生成速率、传输速率以及机器性能
5、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
6、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 -- 即有边界
TCP和UDP的区别
TCP提供可靠的通信传输，UDP常被用于让广播和细节控制交给应用层的通信传输
1、面向连接VS无连接
TCP面向连接，UDP面向无连接。TCP有三次握手的连接过程；UDP适合消息的多播发布，从单个点向多个点传输信息。
2、可靠性
TCP可靠，利用握手确认和重传机制提供可靠性保证；UDP可能丢失，不知道到底有没有接收。
3、有序性
TCP利用序列号保证消息报的顺序交付，到达可能无序，但TCP最终排序；UDP不具备有序性
4、速度
TCP速度慢，因为需要创建连接，保证消息的可靠性、有序性，需要做额外的操作；UDP更适合对速度比较敏感的应用，比如在线视频媒体、电视广播、多人在线游戏。
5、量级
TCP属于中级，UDP属于轻量级。体现在源数据的头大小，TCP是20个字节，UDP是8个字节。
注意：
TCP的固定首部是20字节，但是TCP的首部可能会大些。
六、TCP滑动窗口
参考链接：TCP滑动窗口原理
RTT和RTO
1、RTT：
发送一个数据包到收到对应的ACK，所花费的时间
2、RTO：
重传时间间隔（TCP在发送一个数据包后会启动一个重传定时器。RTO即定时器的重传时间）
开始预先算一个定时器时间，如果回复ACK，重传定时器就自动失效，即不需要重传；如果没有回复ACK，RTO定时器时间就到了，重传。RTO是本次发送当前数据包所预估的超时时间，RTO不是固定写死的配置，是经过RTT计算出来的。基于RTO便有了重传机制。
TCP的滑动窗口：前面TCP报文头有一个Window
发送端/接收端缓冲区与两边的滑动窗口大小，概念上是有区别的。
TCP发送端缓存区四种状态：
1、已经发送并且得到端的回应的，即为受到确认ACK
2、已经发送但还没收到端的回应的
3、未发送但对端允许发送的
4、未发送且由于达到window的大小对端不允许发送的。
TCP接受端缓存区四种状态：
1.已接收并且已经发送 ACK 回执的数据
2.未接收但可以接收状态 -- 即在滑动窗口内
3.未接收且不能接收的状态 - 达到窗口阈值
注：ACK 直接由 TCP 回复，默认没有应用延迟，不存在已接收未回复 ACK 的状态
七、HTTP简介
超文本传输协议HTTP主要特点
1、支持客户/服务器模式
2、简单快速：客户端向服务器请求服务时只需传送请求方法和路径
3、灵活：HTTP允许传输任意类型的数据对象，正在传输的类型由Content-Type加以标记
4、无连接：无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求，并收到客户的应答后，即断开连接。
目前的技术如keep-alive使用长连接优化效率，但这些属于HTTP请求之外。
5、无状态
HTTP协议目前处于多个版本共存的情况，包括仍被广泛采用的1.0、主流最为广泛的1.1、应用较少吹的最大的2.0。
1.1较1.0引入了Keep-Alive长连接技术。
2.0更合理更先进但推广不开的原因是1.1完全能够满足目前的应用，并且升级上2.0成本太大。以下以1.1为准。
客户端请求消息（Request）
请求数据：请求正文、数据体。只在post请求中用到，表示要上传的数据。
服务端响应消息（Response）
请求响应的步骤
1）客户端连接到web服务器：
HTTP客户端通常是浏览器，与web服务器的HTTP端口（默认端口号80）建立TCP套接字连接。
2）发送HTTP请求：
通过TCP套接字客户端向web服务器发送文本请求报文。
3）服务器接受请求并返回HTTP响应：
web服务器解析该请求定位请求资源，服务器将资源副本写入TCP套接字，由客户端读取。
4）释放TCP连接
若连接模式为close，则服务器主动关闭TCP连接，客户端被动关闭连接，释放TCP连接。
若连接模式为Keep-Alive，则该连接会保持一段时间，在该时间内可以继续接收请求。
5）客户端浏览器解析HTML内容：
客户端浏览器首先解析状态行，查看表明请求是否成功的状态码，解析每个响应头，响应头告知以下为若干字节的HTML文档和文档的字符集。客户端浏览器读取响应数据HTML根据HTML语法对其进行格式化，并在浏览器窗口中显示。
考点，在浏览器地址栏键入URL，按下回车之后经历的流程
忽略掉诸如键盘事件响应之类的，只关心跟网络相关的知识。考虑最简单的流程。
1）DNS解析：
浏览器会依据URL逐层查询DNS服务器缓存，解析URL中的域名对应的IP地址，DNS缓存从近到远依次是浏览器缓存、系统缓存、路由器缓存、IPS服务器缓存、域名服务器缓存、顶级域名服务器缓存。从哪个缓存找到对应的IP直接返回，不再查询后面的缓存。
2）TCP连接：
结合三次握手
3）发送HTTP请求：
浏览器发出读取文件的HTTP请求，该请求发送给服务器
4）服务器处理请求并返回HTTP报文：
服务器对浏览器请求做出响应，把对应的带有HTML文本的HTTP响应报文发送给浏览器
5）浏览器解析渲染页面
6）连接结束：
浏览器释放TCP连接，该步骤即四次挥手。
注：第5步和第6步可以认为是同时发生的，哪一步在前没有特别的要求。
常见的HTTP状态码，考点
状态码由3位数字组成，第一位定义响应的类别
1XX：指示信息，表示请求以接收，继续处理
2XX：成功，表示请求已经被成功接收、理解、接受。常见200
3XX：重定向，要完成请求必须进行进一步操作。常见303,304
4XX：客户端错误，请求由语法错误或请求无法实现。常见404，400,403
5XX：服务器错误，服务器未能实现合法的请求。常见500
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。此时需要分析客户端的代码，去看看请求为什么出现服务器无法理解的错误。
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。表示客户端没有权限去请求某些资源。
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，检擦URL或路径配置。
500 Internal Server Error：服务器发生不可预测的错误。检查服务器日志，看看里面的代码哪里错误，进而抛出异常。
503 Server Unavailable：服务器当前不能处理客户端的请求，一段时间后可能恢复正常。
GET请求和POST请求的区别，考点
1、Http报文层面：GET将请求信息放在URL，POST放在报文体中。
GET请求信息与URL之间用？隔开，请求信息的格式为键值对。
POST想获得请求信息必须解析报文。GET中的请求信息放在URL中，长度有限制，浏览器会对URL的长度做出限制。POST请求对数据长度没有限制
2、数据库层面：GET符合幂等性和安全性，POST不符合。
幂等性：对数据库的一次操作和多次操作获得的结果是一致的。
安全性：对数据库的操作没有改变数据库中的数据。
GET操作一般是查询操作，不会改变数据库中原有的数据，大致认为符合安全性和幂等性。
POST请求既不幂等也不安全，POST请求会往数据库中提交数据，会改变数据库中的数据；
POST请求每次获得的结果都有可能不一样，因为POST作用在上一级的URL，每一次请求都会添加一份新资源
3、其他层面：GET可以被缓存，被存储，而POST不行。
GET请求被保存在浏览器的浏览记录中，GET请求的URL能保存为浏览器书签；
POST方式不具备上述功能，需要别web服务器处理。
缓存也是GET请求被广泛应用的根本，减少服务器的负担。
get很多被cdn缓存
Cookie和Session的区别，考点
Cookie简介：
1、是由服务器发送给客户端的特殊信息，以文本的形式存放在客户端。
2、客户端再次请求的时候，会将Cookie回发，即再次发给服务器
3、服务器接手后，会解析Cookie并生成与客户端相对应的内容，如登录
Cookie设置和发送示意图：
Session简介：浏览器退出清空相关session，服务器端也删除
1、服务器端的机制，服务器采用类似散列表的结构来保存信息。
2、解析客户端请求，并操作session id，按需保存信息
Session的实现方式主要有两种：
1）使用Cookie来实现。
服务器给每个Session分配一个唯一的JSession id，并通过Cookie发送给客户端。这样势必会在服务器端占用空间
客户端发起新的请求的时候，将在Cookie头中携带的JSession id，服务器找到客户端对应的Session。
2）使用URL回写来实现。
Tomcat对Session的实现是一开始同时使用Cookie和URL回写机制，如果发现客户端支持Cookie，就继续使用Cookie，停止使用URL回写；如果发现Cookie被禁用，就一直使用URL回写。
参考链接：jsessionid的简单说明
Cookie和Session的区别：
1）Cookie数据存放在客户的浏览器上，Session数据放在服务器上。
2）Session相对Cookie更安全
3）Session会在一定时间保存在服务器上，考虑到服务器性能的开销，应到使用Cookie
八、HTTP和HTTPS的区别
HTTPS超文本传输安全协议，以计算机网络安全通信为目的的传输协议。
在HTTP协议下加入了SSL层，从而具有了保护交换数据隐私和完整性，提供对网上服务器身份认证的功能。
简单来说就是安全版的HTTP。
SSL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。
位于TCP和各应用层之间，是操作系统对外的API，SSL3.0以后更名为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（了解）：侧重非对称加密
对称加密：加密和解密都使用同一个密钥。
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，分为称为公钥和私钥。公钥算法公开，私钥保密。非对称加密算法性能较低，安全性强，能加密的数据长度有限。区块链很多都用到非对称加密。
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。如MD5算法。
数字签名：证明某个信息或者文件是某人发出认同的。签名即在信息的后面加上一段内容，内容经过HashCode值可以证明信息没有被修改过。
HTTPS采用证书配合各种加密手段的方式。
Https和http区别
注意：
1、HTTPS协议是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输身份认证的网络协议
2、因为SSL是有状态的，所以HTTPS有状态