面试之路（4）-TCP/IP/HTTP概述

tcp/ip基础知识

TCP/IP全称是Transmission Control Protocol/Internet Protocol。

IP地址共32位，4字节。

IP地址分为两部分：网络标识和主机标识。

A类IP地址：第一段为网络标识，剩下三段为主机标识。网络地址最高位必须为零。网络标识长度为7位，主机标识长度为24位。A类网络的主机数最多可以达到1600多台。

B类IP地址：第一、二段位网络标识，第三、四段为主机标识。网络地址最高位必须为10。网络标识长度为14位，主机标识长度位16位。每个网络最多能容纳6万多台主机。

C类IP地址：前三段位网络标识，剩下一段为主机标识。网络地址最高位必须为110。网络标识长度为21位，主机标识长度为8位。每个网络最多容纳254台主机。

子网掩码也是32位的一个IP地址，它的用途是识别本网络内的计算机。两台不同主机的IP地址同时与子网掩码进行AND运算，如果得出结果相同，则说明这两台计算机处于同一个子网内，可以进行直接通信。

域名的构成：主机名＋机构名＋网络名＋最高层域名。

传输层的核心协议是TCP和UDP。

TCP提供一对一的、面向连接的可靠通信服务。TCP建立连接，对发送的数据包进行排序和确认，并恢复在传输过程中丢失的数据包。与TCP不同，UDP提供一对一或一对多的、无连接的不可靠通信服务。
不论是TCP/IP还是在OSI参考模型中，任意相邻两层的下层为服务提供者，上层为服务调用者。下层为上层提供的服务可分为两类：面向连接服务和无连接服务。

面向连接的网络服务

面向连接的网络服务又称为虚电路（Virtual Circuit）服务，它具有网络连接建立、数据传输和网络连接释放三个阶段。是按顺序传输可靠的报文分组方式，适用于指定对象、长报文、会话型传输要求。
面向连接服务以电话系统为模式。要和某个人通话，首先拿起电话，拨号码，通话，然后挂断。同样在使用面向连接的服务时，用户首先要建立连接，使用连接，然后释放连接。连接本质上像个管道：发送者在管道的一端放入物体，接收者在另一端按同样的次序取出物体；其特点是收发的数据不仅顺序一致，而且内容也相同。–类似打电话

无连接的网络服务

无连接网络服务的两实体之间的通信不需要事先建立好一个连接。无连接网络服务有3种类型：数据报（Datagram）、确认交付（Confirmed Delivery）与请求回答（Request reply）。
无连接服务以邮政系统为模式。每个报文（信件）带有完整的目的地址，并且每一个报文都独立于其他报文，由系统选定的路线传递。在正常情况下，当两个报文发往同一目的地时，先发的先到。但是，也有可能先发的报文在途中延误了，后发的报文反而先收到；而这种情况在面向连接的服务中是绝对不可能发生的。–类似发短信

传输控制协议（TCP）

TCP全称是Transmission Control Protocol，中文名为传输控制协议，它可以提供可靠的、面向连接的网络数据传递服务。传输控制协议主要包含下列任务和功能：

tcp功能

对程序发送的大块数据进行分段和重组。
确保正确排序及按顺序传递分段的数据。
通过计算校验和，进行传输数据的完整性检查。
根据数据是否接收成功发送肯定消息。通过使用选择性确认，也对没有收到的数据发送否定确认。
为必须使用可靠的、基于会话的数据传输程序，如客户端/服务器数据库和电子邮件程序，提供首选传输方法。

TCP工作原理

首先发送方主机向接收方主机发起一个建立连接的同步（SYN）请求；
接收方主机在收到这个请求后向发送方主机回复一个同步/确认（SYN/ACK）应答；
发送方主机收到此包后再向接收方主机发送一个确认（ACK），此时TCP连接成功建立.
一旦初始的三次握手完成，在发送和接收主机之间将按顺序发送和确认段。关闭连接之前，TCP使用类似的握手过程验证两个主机是否都完成发送和接收全部数据。
完成三次握手，客户端与服务器开始传送数据。

udp介绍

UDP全称是User Datagram Protocol，中文名为用户数据报协议。UDP 提供无连接的网络服务，该服务对消息中传输的数据提供不可靠的、最大努力传送。这意味着它不保证数据报的到达，也不保证所传送数据包的顺序是否正确。
我最初就有一个疑惑：“既然UDP是一种不可靠的网络协议，那么还有什么使用价值或必要呢？”
在有些情况下UDP可能会变得非常有用。因为UDP具有TCP所望尘莫及的速度优势。虽然TCP中植入了各种安全保障功能，但是在实际执行的过程中会占用大量的系统开销，无疑使速度受到严重的影响。反观UDP由于排除了信息可靠传递机制，将安全和排序等功能移交给上层应用来完成，极大地降低了执行时间，使速度得到了保证。

TCP与端口号

TCP和UDP都是IP层面的传输协议，是IP与上层之间的处理接口。TCP和UDP端口号被设计来区分运行在单个设备上的多重应用程序的IP地址。由于同一台计算机上可能会运行多个网络应用程序，所以计算机需要确保目标计算机上接收源主机数据包的软件应用程序的正确性，以及响应能够被发送到源主机的正确应用程序上。该过程正是通过使用TCP或UDP端口号来实现的。
－－即每一个应用都会在网卡上注册一个端口号用来区分同一台设备上应用的之间的通信

在TCP和UDP头部分，有“源端口”和“目标端口”段，主要用于显示发送和接收过程中的身份识别信息。IP 地址和端口号合在一起被称为“套接字”。TCP端口比较复杂，其工作方式与UDP端口不同。UDP端口对于基于UDP的通信作为单一消息队列和网络端点来操作，而所有TCP通信的终点都是唯一的连接。每个TCP连接由两个端点唯一识别。由于所有TCP连接由两对 IP 地址和TCP端口唯一识别（每个所连主机都有一个地址/端口对），因此每个TCP服务器端口都能提供对多个连接的共享访问

HTTP协议

超文本传输协议（HTTP，HyperText Transfer Protocol)是互联网上应用最为广泛的一种网络协议。
http协议规定了客户端和服务器之间的数据传输格式.

http优点:

简单快速:
http协议简单,通信速度很快;
灵活:
http协议允许传输任意类型的数据;
短连接:
http协议限制每次连接只处理一个请求,服务器对客户端的请求作出响应后,马上断开连接.这种方式可以节省传输时间.

http协议的使用过程

请求:客户端向服务器索要数据.

http协议规定:一个完整的http请求包含'请求行','请求头','请求体'三个部分;

请求行：包含了请求方法,请求资源路径,http协议版本. "GET /resources/images/ HTTP/1.1"
请求头:包含了对客户端的环境描述,客户端请求的主机地址等信息.
Accept: text/html ( 客户端所能接收的数据类型 )
Accept-Language: zh-cn ( 客户端的语言环境 )
Accept-Encoding: gzip( 客户端支持的数据压缩格式 )
Host: m.baidu.com( 客户端想访问的服务器主机地址 )
User-Agent: Mozilla/5.0(Macintosh;Intel Mac OS X10.10 rv:37.0) Gecko/20100101Firefox/37.0( 客户端的类型,客户端的软件环境 )
请求体:客户端发给服务器的具体数据,比如文件/图片等.

响应:服务器返回客户端想要的数据

http协议规定:一个完整的http响应包含'状态行','响应头','实体内容'三个部分;

状态行:包含了http协议版本,状态吗,状态英文名称.
"HTTP/1.1 200 OK"
响应头:包含了对服务器的描述,对返回数据的描述.
Content-Encoding: gzip(服务器支持的数据压缩格式) Content-Length: 1528(返回数据的长度)
Content-Type:application/xhtml+xml;charset=utf-8(返回数据的类型)
Date: Mon,15Jun201509:06:46GMT(响应的时间) Server: apache (服务器类型)
实体内容:服务器返回给客户端的具体数据(图片/html/文件...).

http方法

http协议定义了很多方法对应不同的资源操作,其中最常用的是GET和POST方法。
eg：GET、POST、OPTIONS、HEAD、PUT、DELETE、TRACE、CONNECT、PATCH
增:PUT
删:DELETE
改:POST
查:GET
因为GET和POST可以实现上述所有操作,所以,在现实开发中,GET和POST方法使用的最为广泛，除此以外HEAD请求使用频率也比较高；

GET
在请求URL后面以?的形式跟上发给服务器的参数,参数以”参数名”=”参数值”的形式拼接,多个参数之间用&分隔;
GET的本质是从服务器得到数据,效率更高.并且GET请求可以被缓存.
注意:GET的长度是有限制的,不同的浏览器有不同的长度限制,一般在2~8K之间;
POST
POST的本质是向服务器发送数据,也可以获得服务器处理之后的结果,效率不如GET.POST请求不可以被缓存,每次刷新之后都需要重新提交表单.
发送给服务器的参数全部放在’请求体’中;
理论上,POST传递的数据量没有限制.
注意:所有涉及到用户隐私的数据(密码/银行卡号等…)都要用POST的方式传递.
HEAD
HEAD方法通常用在下载文件之前,获取远程服务器的文件信息!相比于GET请求,不会下载文件数据,只获得响应头信息!
一般,使用HEAD方法的目的是提前告诉用户下载文件的信息,由用户确定是否下载文件!所以, HEAD方法,最好发送同步请求!

响应消息

1xx:信息响应类，表示接收到请求并且继续处理
2xx:处理成功响应类，表示动作被成功接收、理解和接受
3xx:重定向响应类，为了完成指定的动作，必须接受进一步处理
4xx:客户端错误，客户请求包含语法错误或者是不能正确执行
5xx:服务端错误，服务器不能正确执行一个正确的请求;

状态码

1xx:信息
消息
描述
100 Continue
服务器仅接收到部分请求，但是一旦服务器并没有拒绝该请求，客户端应该继续发送其余的请求。
101 Switching Protocols
服务器转换协议：服务器将遵从客户的请求转换到另外一种协议。
2xx:成功
消息
描述
200 OK
请求成功（其后是对GET和POST请求的应答文档。）
201 Created
请求被创建完成，同时新的资源被创建。
202 Accepted
供处理的请求已被接受，但是处理未完成。
203 Non-authoritative Information
文档已经正常地返回，但一些应答头可能不正确，因为使用的是文档的拷贝。
204 No Content
没有新文档。浏览器应该继续显示原来的文档。如果用户定期地刷新页面，而Servlet可以确定用户文档足够新，这个状态代码是很有用的。
205 Reset Content
没有新文档。但浏览器应该重置它所显示的内容。用来强制浏览器清除表单输入内容。
206 Partial Content
客户发送了一个带有Range头的GET请求，服务器完成了它。
3xx:重定向
消息
描述
300 Multiple Choices
多重选择。链接列表。用户可以选择某链接到达目的地。最多允许五个地址。
301 Moved Permanently
所请求的页面已经转移至新的url。
302 Found
所请求的页面已经临时转移至新的url。
303 See Other
所请求的页面可在别的url下被找到。
304 Not Modified
未按预期修改文档。客户端有缓冲的文档并发出了一个条件性的请求（一般是提供If-Modified-Since头表示客户只想比指定日期更新的文档）。服务器告诉客户，原来缓冲的文档还可以继续使用。
305 Use Proxy
客户请求的文档应该通过Location头所指明的代理服务器提取。
306 Unused
此代码被用于前一版本。目前已不再使用，但是代码依然被保留。
307 Temporary Redirect
被请求的页面已经临时移至新的url。
4xx:客户端错误
消息
描述
400 Bad Request
服务器未能理解请求。
401 Unauthorized
被请求的页面需要用户名和密码。
401.1
登录失败。
401.2
服务器配置导致登录失败。
401.3
由于 ACL 对资源的限制而未获得授权。
401.4
筛选器授权失败。
401.5
ISAPI/CGI 应用程序授权失败。
401.7
访问被 Web 服务器上的 URL 授权策略拒绝。这个错误代码为 IIS 6.0 所专用。
402 Payment Required
此代码尚无法使用。
403 Forbidden
对被请求页面的访问被禁止。
403.1
执行访问被禁止。
403.2
读访问被禁止。
403.3
写访问被禁止。
403.4
要求 SSL。
403.5
要求 SSL 128。
403.6
IP 地址被拒绝。
403.7
要求客户端证书。
403.8
站点访问被拒绝。
403.9
用户数过多。
403.10
配置无效。
403.11
密码更改。
403.12
拒绝访问映射表。
403.13
客户端证书被吊销。
403.14
拒绝目录列表。
403.15
超出客户端访问许可。
403.16
客户端证书不受信任或无效。
403.17
客户端证书已过期或尚未生效。
403.18
在当前的应用程序池中不能执行所请求的 URL。这个错误代码为 IIS 6.0 所专用。
403.19
不能为这个应用程序池中的客户端执行 CGI。这个错误代码为 IIS 6.0 所专用。
403.20
Passport 登录失败。这个错误代码为 IIS 6.0 所专用。
404 Not Found
服务器无法找到被请求的页面。
404.0
（无）–没有找到文件或目录。
404.1
无法在所请求的端口上访问 Web 站点。
404.2
Web 服务扩展锁定策略阻止本请求。
404.3
MIME 映射策略阻止本请求。
405 Method Not Allowed
请求中指定的方法不被允许。
406 Not Acceptable
服务器生成的响应无法被客户端所接受。
407 Proxy Authentication Required
用户必须首先使用代理服务器进行验证，这样请求才会被处理。
408 Request Timeout
请求超出了服务器的等待时间。
409 Conflict
由于冲突，请求无法被完成。
410 Gone
被请求的页面不可用。
411 Length Required
"Content-Length" 未被定义。如果无此内容，服务器不会接受请求。
412 Precondition Failed
请求中的前提条件被服务器评估为失败。
413 Request Entity Too Large
由于所请求的实体的太大，服务器不会接受请求。
414 Request-url Too Long
由于url太长，服务器不会接受请求。当post请求被转换为带有很长的查询信息的get请求时，就会发生这种情况。
415 Unsupported Media Type
由于媒介类型不被支持，服务器不会接受请求。
416 Requested Range Not Satisfiable
服务器不能满足客户在请求中指定的Range头。
417 Expectation Failed
执行失败。
423
锁定的错误。
5xx:服务器错误
消息
描述
500 Internal Server Error
请求未完成。服务器遇到不可预知的情况。
500.12
应用程序正忙于在 Web 服务器上重新启动。
500.13
Web 服务器太忙。
500.15
不允许直接请求 Global.asa。
500.16
UNC 授权凭据不正确。这个错误代码为 IIS 6.0 所专用。
500.18
URL 授权存储不能打开。这个错误代码为 IIS 6.0 所专用。
500.100
内部 ASP 错误。
501 Not Implemented
请求未完成。服务器不支持所请求的功能。
502 Bad Gateway
请求未完成。服务器从上游服务器收到一个无效的响应。
502.1
CGI 应用程序超时。　·
502.2
CGI 应用程序出错。
503 Service Unavailable
请求未完成。服务器临时过载或当机。
504 Gateway Timeout
网关超时。
505 HTTP Version Not Supported
服务器不支持请求中指明的HTTP协议版本。

参考链接

http://www.ruanyifeng.com/notes/2007/02/tcpip.html
http://www.jianshu.com/p/cc756016243b