计算机网络

计算机网络

网络分层模型

OSI七层模型

TCP/IP四层模型

• 应用层 ：

  主要提供两个终端设备上应用程序之间信息交换的服务。

  常见协议：

  • HTTP(超文本传输协议)
  • SMTP（简单邮件发送协议）
  • POP3/IMAP（邮件接收协议）
  • FTP(文件传输协议)：传输时不会对数据进行加密。建议SFTP
  • Telnet(远程登录协议)
  • SSH（安全的网络传输协议）
  • RTP（实时传输协议）
  • DNS(域名管理系统)

• 传输层

  负责向两台终端设备进程之间的通信提供通用的数据传输服务。

  常见协议：

  • TCP(传输控制协议)：提供 面向连接 的，可靠 的数据传输服务
  • UDP(用户数据协议)：提供 无连接 的，尽最大努力 的数据传输服务（不保证数据传输的可靠性），简单高效

• 网络层

  负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务

  常见协议：

  • IP（网际协议）
  • ARP(地址解析协议):解决了IP地址转MAC地址的一些问题
  • ICMP（互联网控制报文协议）

• 网络接口层

  可以把网络接口层看做是数据链路层和物理层的合体

  • 数据链路层

    • 封装成帧
    • 透明传输
    • 可靠传输
    • 差错检验（CRC）

  • 物理层

    负责0、1比特流与电压的高低之间的转换

  常见协议：

  • PPP（点对点协议）
  • Ethernet（以太网）
  • MAC协议

HTTP协议特点

• 基于请求-响应模式。请求从客户端发出,最后服务器端响应该请求并返回HTTP报文
• 无连接。无连接指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
• 无状态。HTTP协议不保存请求、响应，不作持久化处理。（可用cookie保存）

从输入URL到页面展示的过程(HTTP工作流程)

1. DNS解析 ：获取域名对应的IP地址
2. 建立 TCP连接
3. 发送HTTP请求
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，关闭TCP连接

HTTP与HTTPS的区别

• 端口号

  HTTP默认80，HTTPS默认443

• URL前缀

  HTTP的URL前缀是https://,HTTPS的前缀是https://

• 安全性和资源消耗

  HTTP安全性没有HTTPS高（HTTPS传输的内容进行了加密），但HTTPS比HTTP耗费更多服务器资源

• 搜索引擎优化

  搜索引擎更青睐使用HTTPS协议的网站

HTTP状态码

• 1xx：请求正在处理
• 2xx: 请求成功响应
  • 200：成功响应
  • 201：请求成功创建
  • 204：成功响应，但无内容
• 3xx: 重定向消息
• 4xx: 客户端错误
  • 400：错误请求
  • 401：未授权
  • 403：禁止访问
  • 404：页面未找到
• 5xx: 服务器错误
  • 500：服务器内部错误
  • 502：网关错误
  • 503：服务不可用

cookie和session的区别

• cookie将数据保存在客户端
• session将数据保存在服务端，安全性更高

GET和POST的区别

• GET通常用于获取或查询资源，POST通常用于创建或修改资源
• GET请求多次重复执行不会改变资源状态，POST请求每次执行都可能产生不同的结果或影响资源状态
• GET请求的参数通常放在URL中，POST请求的参数同在放在请求体（body）中，Get的安全性没有POST高

PUT在多次请求时，产生和单次请求同样的效果，即没有产生新的资源。

举例来说，当你在编辑博客时，后台提供了一个API：test.如果你发送n次test请求，后台始终都只产生了一篇文章，说明前面的请求被覆盖了，那么这个test在多次请求中没有副作用，则它使用的应该是幂等方法Put.如果n次请求后，后台产生了n篇文章，那么test则是非幂等方法。

DNS :域名管理系统，解决域名和IP地址的映射问题

DNS是应用层协议，可以在TCP、UDP协议之上运行，端口为53

DNS服务器的类别

• 根DNS服务器 : 提供顶级域DNS服务器，目前世界上只有 13 组根服务器，我国境内目前仍没有根服务器。
• 顶级域DNS服务器: 顶级域是指域名的后缀，如com、org、net和edu等
• 权威DNS服务器
• 本地DNS服务器

TCP与UDP（传输层）

TCP与UDP的区别

	TCP	UDP
是否面向连接	是	否
是否可靠	是	否
是否有状态	是	否
传输效率	较慢	较快
传输形式	字节流	数据报文段
首部开销	20 ～ 60 bytes	8 bytes
是否提供广播或多播服务	否	是

TCP与UDP的应用场景

• TCP用于对传输准确性要求特别高的场景，如文件传输、发送和接收邮件、远程登录等。
• UDP一般用于即时通信，如语音、视频等

运行在TCP协议上的协议

• HTTP协议
• HTTPS协议
• FTP协议
• SMTP协议
• POP3/IMAP协议
• Telnet协议
• SSH协议

运行在UDP协议上的协议

• DNS ：将域名转换为IP地址
• DHCP协议：动态主机配置协议，动态配置ip地址

TCP三次握手和四次挥手

建立连接——TCP三次握手

一次握手:客户端发送带有 SYN（SEQ=x） 标志的数据包 -> 服务端，然后客户端进入 SYN_SEND 状态，等待服务器的确认；

二次握手:服务端发送带有 SYN+ACK(SEQ=y,ACK=x+1) 标志的数据包 –> 客户端,然后服务端进入 SYN_RECV 状态

三次握手:客户端发送带有 ACK(ACK=y+1) 标志的数据包 –> 服务端，然后客户端和服务器端都进入ESTABLISHED 状态，完成 TCP 三次握手。

三次握手的目的

让双方确认自己与对方的发送与接收是正常的

1. 第一次握手：服务端确认了对方发送正常，自己接收正常

2. 第二次握手：客户端确认自己和对方发送、接收正常，服务器确认对方发送正常，自己接收正常

3. 第三次握手：客户端确认自己和对方发送、接收正常，服务端确认自己和对方发送、接收正常

断开连接——TCP四次挥手

1. 第一次挥手： 客户端发送一个FIN（SEQ=x）标志给服务端，用来关闭客户端到服务器的数据传送，然后客户端进入FIN_WAIT-1状态
2. 第二次挥手：服务器收到这个FIN（SEQ=x）标志的数据包，他发送一个ACK（ACK=x+1）标志的数据包给客户端，然后服务端进入CLOSE_WAIT状态,客户端进入FIN_WAIT_2状态
3. 第三次挥手：服务器发送一个FIN（SEQ=y）标志的数据包给客户端，然后服务端进入LAST_ACK状态。
4. 第四次挥手：客户端发送 ACK (ACK=y+1)标志的数据包->服务端，然后客户端进入TIME-WAIT状态，服务端在收到 ACK (ACK=y+1)标志的数据包后进入 CLOSE 状态。此时如果客户端等待 2MSL 后依然没有收到回复，就证明服务端已正常关闭，随后客户端也可以关闭连接了。

TCP传输可靠性保障

• 基于数据块传输
• 对失序数据包重新排序以及去重
• 校验和
• 超时重传
• 流量控制：使用滑动窗口来控制
• 拥塞控制

TCP的拥塞控制采用的算法

• 慢开始
• 拥塞避免
• 快重传与快恢复