测开面试八股之计算机网络

一、计算机网络的7层模型
1）应用层
表示层
会话层
传输层
网络层
数据链路层
物理层
2）各层简述
应用层：主要是终端的应用，比如说QQ、浏览器、FTP（文件下载）等。
表示层：将计算机能够识别的东西转化成人能够识别的东西（图片、声音等）。主要对数据进行解释、压缩和解压缩。
会话层：通过传输层建立起数据传输通路。在系统之间发起会话或者接收会话请求。
传输层：定义传输数据的端口和协议，比如TCP、UDP协议。将下层到达的数据进行分段和传输，到达目的后再进行重组。（传输的是段）
网络层：选择合适的网间路由和交换节点，主要设备是路由器。将下层到达的数据进行IP地址的封装和解封装。（传输的是报）
数据链路层：将物理层到达的数据进行MAC地址的封装与解封装。主要设备是交换机和网卡。（传输的是帧）
物理层:定义物理设备的标准。比如网卡的接口类型，传输介质的传输速率等等。传输的是比特流。

二、传输层的TCP\UDP协议
1）TCP和UDP的区别
1.1TCP是面向连接，UDP无连接的
1.2 TCP是可靠的，UDP是不可靠的
1.3 TCP是面向字节流的，UDP是面向报文的
1.4 TCP是支持点对点通信，UDP是点对点，一对一、一对多、多对多的通信
1.5 TCP的首部开销（20字节）比UDP的首部开销（8字节）大
1.6TCP有流量控制，UDP没有流量控制

2. TCP的三次握手
   2.1 客户端向服务器发送 （“建立连接”字段）SYN=1，并产生一个随机的序列号 a,将数据包发送个服务器，等待服务器的确认。客户端进入SYN_Sent状态。
   2.2服务器收到数据包之后，看SYN=1，知道客户端要跟服务端请求建立链接，将（“建立连接字段”和“响应字段”）设置为1，确认号为a+1,同时服务器自己随机产生一个序列号b，将数据包发送给客户端。
   2.3 客户端收到后，检查“响应字段”ACK为1，确认号为a+1；如果正确，客户端也将“响应字段”设置为1，确认号为b+1，发送给服务器，服务器收到消息后，检查“响应字段”ACK为1，确认号为b+1，如果正确，则表示建立连接成功。此时客户端和服务器端进入Establish状态，完成三次握手。（客户端和服务器之间）开始数据传送。

3)为何要三次握手，不是两次
目的：防止已失效的连接请求又传到服务器端造成错误。
原因：若服务端在没有确定 客户端 是否对自己做出正确应答的情况下就建立连接，如果客服端的 请求报文 因意外没有及时送达，如果服务器收到该请求时，以为客户端要建立连接，就立刻进入Establish状态，服务器端一直等待客户端的数据传送，造成资源的浪费。

4）TCP的四次挥手
3.1）客户端将‘关闭连接字段’FIN置为1，发送服务器端，用来关闭客户端到服务器端之间的数据传送，客户端自己进入FIN_Wait_1状态；
3.2）服务器端收到消息后，通过FIN字段知道客服端要断开与服务器端之间的连接，发送应答ACK给客户端，同时确认号为收到序号+1，服务器端进入Close_Wait状态，此时客户端不能给服务器端发送数据，但是服务器端可以向客户端发送数据，客户端要接收；
3.3）服务器端将‘关闭连接字段FIN’置为1，发送给客户端，用来断开服务器端到客户端之间的数据传送，服务端进入Last_ACK状态
3.4）客户端收到后，客户端自己进入Time_Wait状态，将应答ACK发送给服务器端，确认号为收到序号+1，服务器收到后进入Close状态，完成四次挥手。

5）为何是四次挥手
前两次挥手断开一个方向的连接，后两次挥手断开另一个方向的连接

6）Time_Wait的意义，为和要等待2MSL
主动关闭端 在TIME_Wait后，等待两倍的Msl时间进入Close状态，主要是保证服务器端能够收到客户端的确认应答；如果客户端发送完应答后直接进入Close状态，如果应答丢失，服务器端会超时请求重传 连接释放请求，但是此时客户端已经关闭了，那么服务器端就没法收到正确的应答，无法关闭服务器。

7）TCP协议如何保证传输的可靠性
主要是通过 数据包校验、应答机制、超时重发、数据包的失序重排、丢失重复的数据、流量控制等实现。
数据包校验就是： 检测数据在传输过程中是否发生变化，如果校验包出错，那么接收方丢弃报文段并且不给出应答(响应)，那么发送方就会超时重传。
超时重传：当TCP发出一个段时，会启动一个定时器，如果在一定的时间内没有收到应答，那么就会重新发送这个报文段。
确认应答：TCp的一端发出报文段，另一端收到后给出应答响应。
失序重排：TCp的报文段作为IP 的数据报传输，IP的数据报达到可能是失序的，因此TCP 的报文段到达也可能是失序的，因此TCP会对失序的报文段进行一个重新的排序
丢弃重复的数据：当接收方收到重复的报文段的时候对其进行丢弃
流量机制：TCP连接的每一端各有一个固定大小的缓冲空间，接收方只允许发送方发送它的缓冲区所能接纳的数据。这是防止较快的主机使较慢的主机缓冲区溢出。TCP的流量控制是通过可变大小的滑动窗口协议来实现的。

8）流量控制和拥塞控制区别
8.1）流量控制就是端到端的控制，一端数据发送太快，另一端来不及接收
8.2）拥塞控制是全局性的，是一端到另一端的网络因为堵塞而导致传输速率过慢或者丢包现象。涉及到所有的主机、路由器及降低网络性能的所有因素。（网络中对某一资源的需求超过了它提供的可用部分，造成了网络性能过慢）

9）拥塞控制的解决办法
拥塞控制：就是防止过多的数据注入到网络中，这样使网络中的路由器或者链路不至于过载
控制有四种方式是：
9.1）慢开始、拥塞避免、快启动和快重传
慢开始：因为一开始不知道网络的拥塞程度，所以一开始不会发送大量的数据，而是从小到大的增加拥塞窗口的大小
拥塞避免：拥塞窗口的大小成线性增长，每经过一个往返RTT时间，拥塞窗口的大小加1
快重传:接收方收到一个失序的报文段后，立刻向发送方 发送重复确认，不用等待自己发送数据时捎带确认；发送方一连收到三个这样的确认重传之后，就会向接收方发送一个 尚未收到的报文段，不用等待重传计时器的时间的到期
快恢复算法：快重传配合使用的还有快恢复算法，当接收方一连收到三个 重复确认的时候，将门限值减半，但是接下来并不执行慢开始算法，因为如果网络拥塞的化就不会连续收到三个 重复确认，拥塞窗口的大小为门限值，然后执行拥塞避免算法。

10）从输入网址URL到获得页面的整个过程
10.1)浏览器查询DNS服务器，获取域名对应的IP地址；搜过过程是–先搜索浏览器本身的DNS缓存–》搜索操作系统的DNS缓存–》读取本地的host文件–》查询本地的DNS服务器；在查询本地的DNS服务器的时候，先看域名是否存在本地 配置 区域资源中，如果存在，返回完成域名解析；若不存在，看DNs服务器是否缓存了该网址的映射关系，，那么调用IP地址映射，完成于域名解析。如果不存在的化，要根据相应的设置完成递归查询或者迭代查询。
10.2）浏览器获得域名对应的IP地址后，浏览器向服务器发起建立连接请求，发起TCP的三次握手
10.3）TCP/IP连接建立起来后，浏览器向服务器发起HTTP请求
10.4）服务器收到请求后，根据路径参数映射到特定的处理机进行处理，将处理结果和相应的视图返回给浏览器
10.5）浏览器解析并且渲染视图，如果遇到js等静态资源的引用，则重复以上的步骤，继续向服务器请求资源
10.6）浏览器根据请求到的资源和数据进行渲染页面，最终向用户呈现一个完整的页面

注意：输入URL但是没有到指定的网址，是什么原因呢
1）网络断开
2）DNS解析出错**（无法解析）**
3）网页被劫持
4）后台页面加载不出来
5）供应商网络出口出现问题
6）服务器负载过大

注意：DNS(域名解析系统)
将域名转为IP地址的协议，也可以将IP地址转为域名

三 Http和Https
1)Http和Https
1.1）Http是超文本传输协议，是明文传输；Https是具有安全性的SSL的加密传输协议。Https是共享密钥加密和公开密钥加密的混合加密机制。
1.2）http和Https的连接方式不同，端口也不一样，http是80，https端口是443
1.3）https加载时间变长，增加功耗；SSL证书要钱，流量成本变高；

2）Http网站服务器和浏览器的通信方式
Http网站浏览器和服务器之间的通信方式是通过对称加密算法实现的。为了让不同的浏览器和服务器有不同的对称加密算法，浏览器和服务器首先要进行协商，他们协商的过程是通过非对称加密算法进行的。非对称加密的公钥发送给浏览器，服务器保留私钥。为了防止在传输过程中公钥被黑客篡改，采用数字证书的方式进行传输公钥， 浏览器对公钥进行解密，核对数字证书是否被修改，确保其安全性。

2.1）对称加密和非对称加密
对称加密是加密和解密是同一把公钥，存在的问题是如何安全的把密钥发送给对方。
非对称加密 是公钥和私钥。公钥可以随意发布，自己保留私钥。发送密文的一方用公钥进行加密，接收密文的一方用私钥进行解密。
常见的对称加密算法：DES（数据加密标准），AES（高级加密标准），3DES等等。
常见的非对称加密算法：RSA（公钥加密算法），ECC（椭圆曲线加解密）。

3）HTTP的状态码
1**：信息提示，继续，请请求者继续执行操作；
2**：成功，操作被成功接收并处理；
3**：重定位，需要进一步操作已完成请求；
4**：客服端发生错误，请求有语法错误或者无法请求完成；
5**：服务器发生错误，服务器在处理请求的过程中发生了错误。
具体指令：
100 ：信息提示，请请求者继续执行操作；
200：请求成功；
301：（网页）资源被转移到其他的URL之中 302：暂时重定向 304：已缓存
400：Bad Request,请求有语法错误 403：已禁用 404：（网页）资源不存在
500：内部服务器发生错误 503：服务器不可用，稍等

4）HTTP的请求方法有哪些
总共有8种，分别是：
4.1）OPTIONS
返回服务器针对特定资源所支持的HTTP的请求方法
4.2）HEAD
向服务器索取和get请求相一致的响应，只不过响应体不会被返回，返回的是响应小消息头的元信息
4.3）get
请求服务器的资源
4.4）POST
更新服务器上资源
4.5）put
向指定资源上传最新的内容
4.6）delete
请求服务器删除request-url所标识的资源
4.7）trace
回显服务器的收到的请求，主要用于测试和诊断
4.8）connect
预留给能够将连接改为管道方式的代理服务器

注意：http的请求方法是区分大小写的，如果某个请求的资源不支持所在对应的请求方法，服务器返回405 （Method not allowed）;如果服务器不认识或者不支持该请求方法，返回 503 （Not Implement）；

5）请求方法get和post的区别
5.1）功能：get是请求服务器的数据，post是更新服务器的数据；
5.2）get请求的数据在URL之后，Post请求的数据在HTTP请求包的包体之中
5.3）安全性：（post的安全性比get高）get 请求的用户密码直接暴漏在url上
5.4）输出数据的大小：get，受特定浏览器和服务器限制，一般为2k，post不受限制
5.5）数据包的个数
get产生一个TCP数据包，post产生两个数据包
get请求方法：浏览器发送header和data，服务器响应200
post:浏览器先发送header，服务器响应100；浏览器再发送data，服务器响应200

6）HTTP的请求报文
由请求行、请求头、空行和请求数据组成

请求行由请求方法、URL和HTT协议版本
请求头是通知服务器关于客户端的信息：以键值对的方式存储
User-Agent: 产生请求的浏览器的类型
Accpet:浏览器（客户端）可识别的内容类型列表
Host:请求的主机名

7)HTTP的响应报文
http响应报文由响应行，响应头，响应体三部分组成。
响应行主要包括
响应协议，这个与请求协议对应，比如http,
状态码200
状态码的描述OK
响应头就是一些常见的响应名对应的响应值
响应参数就是我们真正需要的从数据库中取出的数据

三、Cookie和Session
1）含义
1.1）Cookie和Session是客户端和服务器之间保持状态的解决方案，Cookie是客户端保持状态的解决方案，Session是服务器端保持状态的解决方案。
1.2）Cookie机制。cookie是一小段的文本信息。客户端请求服务器，如果服务器需要记录****该用户的状态，将通过response向客户端颁发一小段cookie.客户端浏览器将这个cookie保存起来，如果客户端再请求该网址时，连通这个cookie一起发送给服务器，服务器收到后，根据cooike来辨认用户的状态，服务器还可以根据需要cookie的内容。
1.3）Session机制。客户端请求服务器，服务器保存用户的状态，通过session来保存。如果服务器已经为这个客户端保存过session，就通过session id 将这个 检索出来；如果客户端请求不包括session id，就为这个客户端重新创建一个session，并在本次响应过程中，将session id发送给客户端，客户端收到后，可以通过cookie机制保存起来。这样在交互的过程中，客户端就可以自动地按照规则将session id发送给服务器，如果浏览器禁用cookie，可以通过URL重写机制将session id发送给服务器。

2）区别：
1.1)依赖性: session的实现依赖于cookie机制，通过cookie将session id 发给服务器
1.2）大小限制。cookie的大小有限制，并且浏览器对每个的站点的cookie的个数也有限制；session大小不受限制，只有服务器的内存有关
1.3）安全性 cookie在客户端，可以通过拦截或者本地文件找到cookie进行攻击，Session在服务器端相对比较安全
1.4）服务器资源的消耗。session在服务器上过一段时间消失，session过多会增加服务器的压力。

3)Socket通信，如何区别不同应用进程之间的网络通信
主要有三个参数：通信的目的IP地址、使用的传输层协议（TCP/UDP）和端口号，socket将这三个参数绑定起来，通过应用层和传输层之间的套接字接口（socket），来区分。

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新增
1）HTTP的短连接和长连接
在HTTP/1.0中，默认使用的是短连接。也就是说，浏览器和服务器每进行一次HTTP操作，就建立一次连接，但任务结束就中断连接。
HTTP1.1规定了默认保持长连接（也为持久连接），数据传输完成了，但是TCP连接不断开，等待在同域名下继续用这个通道传输数据；相反的就是短连接。
HTTP协议的长连接和短连接，实质上是TCP协议的长连接和短连接。