32 计算机网络

osi七层协议

• 应用层 为计算机用户提供服务http
• 表示层 数据处理，编解码，加密解密，压缩解压缩
• 会话层 管理应用之间的会话建立，维护重连ssl rpc
• 传输层 提供主机进程之间通话需要的数据传输服务
• 网络层 路由和寻址，决定数据在网络的游走路径ip ipv6
• 数据链路层 管理相邻节点的直接通信
• 物理层 利用传输介质实现计算机节点之间比特流的传送

四层模型

• 应用层 = 应用+表示+会话
• 传输层 = 传输
• 网络层 = 网络
• 网络接口层 = 数据链路+ 物理

网络层

• ARP:地址解析协议，把ip地址解析为硬件地址。

传输层

• 端到端的通信，是应用进程之间的通信。tcp和udp。

tcp如何保证可靠

• 应用数据被分割成数据块
• 给每一个包编号，接收方按序重组，保证有序。
• 校验和：保持首部和数据的校验和，保证数据未被篡改。
• 丢弃重复数据

• 流量控制：接收方来不及处理发送方发送的数据时，可提示发送方降低速率。

  • 可变大小的滑动窗口协议。窗口里面序号表示允许发送的序号，窗口后沿以后表示已经发送且已收到确认，窗口前沿以前表示不允许发送，当收到一个确认，窗口向前移一位。窗口大小字段由接收方控制，在接收方发给发送方的报文里。

• 拥塞控制：网络阻塞时，减少数据的发送。

  • 拥塞是一个全局过程，涉及所有主机，所有路由器，以及与降低网络传输性有关的所有因素。
  • 发送方维护“拥塞窗口”，发送速率取拥塞窗口和接收窗口之间小的那个。

  • 四种拥塞控制算法

    • 慢开始:初始值为1，每轮次加倍
    • 拥塞避免：每经过一个往返时间窗口加大1
    • 快重传与快恢复：看不懂

• ARQ协议：automatic repeat reQuest，

  • 停止等待ARQ协议

    • 发完一个分组就停止发送，设计时器等待，等对方确认后再发下一个分组，如果没收到确认就重发。
    • 接收方收到重复分组，说明发送方没有收到上一个确认，此时接收方丢弃重复分组，并再发确认消息。
    • 计时器时间应比数据往返时间稍长一点。

  • 连续ARQ协议

    • 发送方连续发送，接收方收到一堆包之后，把连续的最后一个包编号发回发送方。发送方从最后一个包下一个开始重传。
• 超时重传：tcp发出一个段后，设定定时器等待对方确认收到，如果没有收到对方确认，重发这个段。

udp特点

无连接，尽最大努力交付，面向报文，无拥塞控制 ，支持一对一，一对多，多对一，多对多，首部开销小，只有四个字段，源端口，目的端口，长度和校验和。

tcp特点

• 面向连接，一对以，提供可靠交付，全双工通信，面向字节流，首部最少20字节。
• 发起三次握手的是客户端。但是客户端和服务端都可以发起四次挥手。

socket

tcp用主机的ip地址加上端口号作为tcp连接的端点，这样的端点就叫做套接字socket或插口，套接字用（IP地址：端口号）来表示，每一条tcp连接唯一被通信两端的两个端点所确定。

应用层

DNS（domain name system）

将人类可读域名转化为ip地址

url和uri

URI 统一资源标识符，像身份证一样
URL 统一资源定位符，像家庭住址一样

问题1 访问一个网站大致的过程

1.dns解析

dns（domain name system）域名系统-从域名解析出 IP 地址
先问本地域名服务器，看看缓存里有没 有。
没有就去问根域名服务器。
根域名服务器让去问com域名服务器。
com域名服务器让去问baidu.com域名服务器。
baidu.com域名服务器知道需要的主机地址。
本地域名服务器返回ip，并存入缓存。

dns优化

dns缓存

• 浏览器缓存
• 系统缓存（etc/hosts，改host文件梯子）
• 负载均衡（CDN）
  根据机器负载量、地理位置等返回主机地址

2.tcp连接

3.发送http请求

请求头

可接受的字符串类型，可接受的编码类型，可接受的语言，内容类型（content-type：application/json），cookie，user-agent

响应报文

状态码：1开头：已接收。2开头：成功。3开头：重定向。4开头：客户端错误。5开头：服务端错误。

4.服务器处理请求并返回http报文

5.浏览器解析渲染页面

6.连接结束

7.各层协议的指责

从客户端发送请求开始：

• http协议 生成针对目标web服务器的http请求报文
• tcp协议 将http请求报文分割成报文段，把每个报文段可靠地传递给对方
• ip协议 搜索对方的地址，一边中转一边传送
• tcp协议 按序号重组接受到的报文段
• http协议 处理请求的内容

问题2 三次握手和四次挥手

三次握手

为什么要发送syn和ack？

synchronous建立连接，acknowledgement确认。
第二次发送回syn是为了告诉客户端“我收到的就是你发送的信息”，第三次发送回ack同理。

四次挥手

注意time-wait阶段会等待两倍最大报文时长才关闭，因为如果服务端没有收到最后一次ack，会重发fin给客户端。

长连接短连接

• 短连接：每次操作都建立一次连接。

  • 优点：所有存活的连接都是有用的连接。

• 长链接：保持连接特性。

  • 使用长链接的http协议会在响应头加入connection：keep-alive
  • 如果客户端消失，服务端就会留下一个半开放的链接，服务器会定时、多次向客户端发送探测报文段，检查客户端状态。
  • 优点：省去tcp握手的成本
  • 缺点：半开放的链接需要管理并关闭。

cookie,session,token

cookie用来保存用户信息，在客户端上。
token用来保存用户身份，通过token来证明我就是我。不需要查数据库或缓存。
session用来记录用户状态，在服务端上。
客户端通过cookie记录和携带token，通过token证明我是我，服务端通过session知道“我”是处在某态的。