【计算机网络】网络知识杂记
文章目录
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- 浏览器输入网址之后发生了什么
- 网络体系（OSI七层、TCP/IP四层、五层）
- IP协议
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- IPV4
- IPV6
- TCP协议
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- TCP头部信息
- TCP和UDP区别
- TCP可靠性连接的实现
- HTTP协议
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- HTTP状态码
- HTTP和HTTPS的区别
- HTTP协议中GET和POST方式的区别
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浏览器输入网址之后发生了什么
- DNS域名解析(DNS服务器保存了Web服务器域名和IP的对应关系)
- HTTP协议生成请求报文
- TCP协议将请求报文分割成报文段，进行可靠传输
- IP协议进行分组转发
- TCP协议重组请求报文
- HTTP协议对请求进行处理
网络体系（OSI七层、TCP/IP四层、五层）
IP协议
IPV4
IPv4 地址长度共 32 位，是以每 8 位作为一组，并用点分十进制的表示方式
IPV6
IPv6 地址长度是 128 位，是以每 16 位作为一组，每组用冒号 「:」 隔开
IPV6 相对于 IPV4 首部的改进：
- 取消了首部校验和字段。 因为在数据链路层和传输层都会校验，因此 IPv6 直接取消了 IP 的校
验。 - 取消了分片/重新组装相关字段。 分片与重组是耗时的过程，IPv6 不允许在中间路由器进行分片与
重组，这种操作只能在源与目标主机，这将大大提高了路由器转发的速度。 - 取消选项字段。 选项字段不再是标准 IP 首部的一部分了，但它并没有消失，而是可能出现在
IPv6 首部中的「下一个首部」指出的位置上。删除该选项字段使的 IPv6 的首部成为固定长度的
40 字节。
TCP协议
TCP头部信息
TCP头部信息出现在每个TCP报文段中， 用于指定通信的游端端口号、目的端端口号， 管理TCP连接， 控制两个方向的数据流。
序列号(Sequence Number)
在建立连接时由计算机生成的随机数作为其初始值，通过 SYN 包传给接收端主机，每发送一
次数据，就「累加」一次该「数据字节数」的大小。用来解决网络包乱序问题。
确认应答号(Acknowledgement Number)
指下一次「期望」收到的数据的序列号，发送端收到这个确认应答以后可以认为在这个序
号以前的数据都已经被正常接收。用来解决不丢包的问题。
控制位
- ACK：该位为 1 时，「确认应答」的字段变为有效，TCP 规定除了最初建立连接时的 SYN
包之外该位必须设置为 1 。 - RST：该位为 1 时，表示 TCP 连接中出现异常必须强制断开连接。
- SYN：该位为 1 时，表示希望建立连接，并在其「序列号」的字段进行序列号初始值的设定。
- FIN：该位为 1 时，表示今后不会再有数据发送，希望断开连接。当通信结束希望断开连接时，
通信双方的主机之间就可以相互交换 FIN 位为 1 的 TCP 段。
TCP三次握手四次挥手
TCP三次握手
刚开始，服务端和客户端都是出于 CLOSED 状态。先是服务端主动监听某个窗口，出于 LISTEN 状态。
第一次握手：
客户端发送一个TCP的SYN标志位置1的包指明客户打算连接的服务器的端口，以及初始序号X,保存在包头的序列号(Sequence Number)字段里,之后客户端处于 SYN_SEND状态。
第二次握手 ：
服务器发回确认包 (ACK)应答。即SYN标志位和ACK标志位均为1同时，将确认序号(Acknowledgement Number)设置为客户的I S N加1以.即X+1。之后服务端处于 SYN_RECV状态。
第三次握手：
客户端再次发送确认包(ACK) SYN标志位为0,ACK标志位为1.并且把服务器发来ACK的序号字段+1,放在确定字段中发送给对方.并且在数据段放写ISN的+1。
最后把报文发送给服务端，这次报文可以携带客户到服务器的数据，之后客户端处于 ESTABLISHED 状态。服务器收到客户端的应答报文后，也进入 ESTABLISHED 状态。
即 S Y N 就 是 询 问 ： 你 能 听 得 到 吗 ？ A C K 就 是 回 到 ： 我 能 听 得 到 啊 。 \textcolor{red}{即SYN就是询问： 你能听得到吗？ ACK就是回到： 我能听得到啊。} 即SYN就是询问：你能听得到吗？ACK就是回到：我能听得到啊。
为什么是三次握手？
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三次握手才能阻止重复历史连接的初始化(主要原因)
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三次连接才可以同步双方的初始序列号
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三次握手可以避免资源浪费
为什么不是两次或者四次握手？
两次握手，无法阻止历史连接的建立，会造成双方资源的浪费，也无法可靠的同步双方序列号。
四次握手：三次握手已经理论上最少可靠连接建立，所以不需要使用更多的通信次数。
如果两次，那么B无法确定B的信息A是否能收到，所以如果B先说话，可能后面的A都收不到，会出现问题 。
如果四次，那么就造成了浪费，因为在三次结束之后，就已经可以保证A可以给B发信息，A可以收到B的信息； B可以给A发信息，B可以收到A的信息
TCP四次挥手
四次挥手
A:“喂，我不说了 (FIN)。”A->FIN_WAIT1
B:“我知道了**(ACK)**。等下，上一句还没说完。Balabala……（传输数据）”B- >CLOSE_WAIT | A->FIN_WAIT2
B:”好了，说完了，我也不说了（FIN）。”B->LAST_ACK
A:”我知道了（ACK）。”A->TIME_WAIT | B->CLOSED
A等待2MSL,保证B收到了消息,否则重说一次”我知道了”,A->CLOSED
这样，通过四次挥手，可以把该说的话都说完，并且A和B都知道自己没话说了，对方也没花说了，然后就挂掉电话（断开链接）了 。
TCP和UDP区别
HTTP/3 把 HTTP 下层的 TCP 协议改成了 UDP！
TCP常用于 FTP 文件传输，HTTP/HTTPS，UDP常用于总包较少的通信，如 DNS、SNMP等。
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连接：UDP是无连接的，发送数据之前无需建立连接，发送数据结束后也无需释放连接。TCP是面向连接的，在发送数据之前需要通过三次握手建立连接，发送数据结束后需要通过四次挥手释放连接。
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可靠性：TCP 是可靠交付数据的，数据可以无差错、不丢失、不重复、按需到达。UDP 是尽最大努力交付，不保证可靠交付数据。
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传输方式。TCP 是流式传输，没有边界，但保证顺序和可靠。UDP 是一个包一个包的发送，是有边界的，但可能会丢包和乱序。
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通信双方：UDP支持一对一、一对多、多对一、多对多的交互通信。TCP连接是点对点（一对一），每一条TCP连接只能有两个端点。
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拥塞控制、流量控制。TCP 有拥塞控制和流量控制机制，保证数据传输的安全性。UDP 则没有，即使网络非常拥堵了，也不会影响 UDP 的发送速率。
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首部开销：UDP首开销小，只有8个字节。TCP首部是20个字节。
TCP可靠性连接的实现
序列号、确认应答、重发控制、连接管理以及窗口控制等机制实现可靠性传输的
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针对数据包丢失情形，使用重传机制解决
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针对数据包往返时间长，通信效率就会变低，使用滑动窗口解决
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发送方不能无脑的发送数据给接收方，要考虑接收方的处理能力。为了避免接收方处理不过来，TCP提供流量控制机制解决。
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拥塞控制，目的是为了避免发送方的数据填满整个网络。
HTTP协议
HTTP协议（HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议）是因特网上应用最为广泛的一种网络传输协议，所有的WWW文件都必须遵守这个标准。
HTTP是一个基于TCP/IP通信协议来传递数据（HTML 文件, 图片文件, 查询结果等）。
客户端请求消息
客户端发送一个HTTP请求到服务器的请求消息包括以下格式：请求行（request line）、请求头部（header）、空行和请求数据四个部分组成。
服务器响应消息
HTTP响应也由四个部分组成，分别是：状态行、消息报头、空行和响应正文。
HTTP状态码
当浏览者访问一个网页时，浏览者的浏览器会向网页所在服务器发出请求。当浏览器接收并显示网页前，此网页所在的服务器会返回一个包含HTTP状态码的信息头（server header）用以响应浏览器的请求。
下面是常见的HTTP状态码：
200 - 请求成功
301 - 资源（网页等）被永久转移到其它URL
404 - 请求的资源（网页等）不存在
500 - 内部服务器错误
HTTP和HTTPS的区别
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默认端口 ：HTTP的URL由“http://”起始且默认使用端口80，而HTTPS的UR由“https://”起始且默认使用端口443。
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安全性和资源消耗： HTTP协议运行在TCP之上，所有传输的内容都是明文，客户端和服务器端都无法验证对方的身份。HTTPS是运行在SSL/TLS之上的HTTP协议，SSL/TLS 运行在TCP之上。所有传输的内容都经过加密，加密采用对称加密，但对称加密的密钥用服务器方的证书进行了非对称加密。所以说，HTTP 安全性没有 HTTPS高，但是 HTTPS 比HTTP耗费更多服务器资源。
- 对称加密：密钥只有一个，加密解密为同一个密码，且加解密速度快，典型的对称加密算法有DES、AES等。
- 非对称加密：密钥成对出现（且根据公钥无法推知私钥，根据私钥也无法推知公钥），加密解密使用不同密钥（公钥加密需要私钥解密，私钥加密需要公钥解密），相对对称加密速度较慢，典型的非对称加密算法有RSA、DSA等。
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HTTP 连接建立相对简单， TCP 三次握手之后便可进行 HTTP 的报文传输。而 HTTPS 在 TCP三次握手之后，还需进行 SSL/TLS 的握手过程，才可进入加密报文传输。
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HTTPS需要向CA（证书权威机构）申请数字证书，来保证服务器的身份是可信的。
证书验证，客户端发送一个证书请求个服务器端，服务器端返回证书，客户端对证书进行验证。
交换密钥，使用非对称加密，客户端使用公钥进行加密，服务器端使用密钥解密。
交换数据，使用对称加密的方式对数据进行加密，然后进行传输
HTTP协议中GET和POST方式的区别
Get:请求从服务器获取资源，这个资源可以是静态的文本、页面、图片视频等。
POST:相反操作，向URL指定的资源提交数据，数据就放在报文的 body 中。
参数位置、参数长度、参数编码、TCP数据包
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参数位置：GET方法参数位置包含在URL，POST方法参数包含在请求主体
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参数长度：GET方法的URL长度有限度，POST长度没有限制
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参数编码：GET方法参数编码是ASCII码，POST没有限制
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TCP数据包：GET方法产生一个TCP数据包，把首部和数据一起发送，POST方法产生两个TCP数据包，先发首部，服务器响应后再发数据
参考：
- 图解网络，小林coding-v2.0
- Linux 高性能服务器编程