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计算机网络

一、传输层#

TCP#

1 TCP三次握手#

  • 第一次握手：客户端发送带有SYN的数据到服务端，客户端进入SYN_SEND状态。如果成功的话，此时服务端确认客户端发送正常，自己接收正常。
  • 第二次握手：服务端发送带有SYN和ACK的数据到客户端，服务端进入SYN_RECV状态。如果成功的话，此时客户端确认自己发送接收正常，服务端发送接收正常。
  • 第三次握手：客户端发送带有ACK的数据到服务端，客户端和服务端都进入ESTABLISHED状态。如果成功的话，此时服务端确认自己的发送正常，客户端接收正常。

第2次握手传回了ACK，为什么还要传回SYN？

  • SYN是同步序列编号，是 TCP/IP 建立连接时使用的握手信号。
  • SYN是为了建立并确认从服务端到客户端的通信。ACK只是告知已正确接收到数据。

2 TCP四次挥手#

  • 第一次挥手：客户端发送一个FIN的数据到服务端，同时关闭客户端到服务端的发送。客户端进入FIN-WAIT-1状态。客户端告诉服务端，自己没什么要发送的了。
  • 第二次挥手：服务端收到后，发送一个ACK到客户端。服务端进入CLOSE-WAIT状态，客户端进入FIN-WAIT-2状态。服务端告诉客户端，自己知道你没什么要发送的了。但此时客户端不知道服务端是否已经把需要发送的都发送完毕。
  • 第三次挥手：当服务端将需要发送的发送完毕之后，服务端发送一个FIN到客户端，服务端进入LAST-ACK状态。服务端告诉客户端，自己也没什么要发送的了。
  • 第四次挥手：客户端发送ACK，进入TIME-WAIT状态。服务端接收到之后，进入CLOSE状态。客户端在等待2MSL（报文段最长寿命）没收到回复后，认为服务端已正常关闭，客户端关闭连接。

如果第二次挥手时服务器的ACK没有送达客户端。

  • 如果客户端没有收到ACK确认，会重新发送FIN请求。

为什么第四次挥手客户端需要等待 2*MSL（报文段最长寿命）时间后才进入 CLOSED 状态。

  • 如果服务端因为某些原因而没有收到ACK的话，服务端就会重发FIN，如果客户端在 2倍MSL 的时间内又收到了 FIN，客户端会重新发送ACK并再次等待 2MSL，防止服务端因为没有收到 ACK 而不断重发 FIN。
  • MSL是一个片段在网络中最大的存活时间，2MSL 就是一个发送和一个回复所需的最大时间。如果直到 2MSL，Client 都没有再次收到 FIN，那么 Client 推断 ACK 已经被成功接收，则结束 TCP 连接。

3 TCP如何保证传输的可靠性#

javaguide.cn/cs-basics/n…

  1. 基于数据块进行传输
  2. 对失序数据包重新排序以及去重
  3. 校验和
  4. 超时重传
  5. 流量控制
  6. 拥塞控制

4 TCP如何实现流量控制#

javaguide.cn/cs-basics/n…
TCP利用滑动窗口实现流量控制。流量控制是通过控制发送方发送速率，保证接收方来得及接收。

5 TCP 的拥塞控制是怎么实现的#

  1. 慢开始
    • 初始化拥塞窗口cwnd为1。
    • 每当收到一个ACK，cwnd大小加一。
    • 每当过了一个往返延迟时间RTT。cwnd大小直接翻倍，乘2，以指数让升。
  2. 拥塞避免算法
    • 当cwnd的值到了慢启动阈值时，每当过了一个往返延迟时间RTT，cwnd大小加一。
    • 可以将cwnd缓慢的增加，调整到网络的最佳值。
  3. 快速重传
    • 当发送端接收到3个以上的重复ACK，认为网络拥塞发生，触发快速重传和快速恢复。
    • 发送端会快速重传丢失的数据包，无需等待定时器超时。
  4. 快速恢复
    • 当拥塞发生时，也会立即触发快速恢复。
    • cwnd和慢启动阈值都设置为当前cwnd的一半，立即进入拥塞避免算法，可以避免慢启动过程。

为什么需要拥塞控制

  • 在网络出现拥堵时，如果继续发送大量的数据包，可能会导致数据包、时延、丢失，这时 TCP 就会重传数据，但是⼀重传就会导致网络的负担更重，于是会导致更大的延迟以及更多的丢包。

6 TCP包乱序、丢包怎么办#

www.cnblogs.com/kxdblog/p/4…

  • TCP通过SEQ和ACK的值保证顺序。
  • 如果接收端收到乱序包，接收端会缓存下来，然后立即发送，上一个ACK，不必让发送方等到超时重传，而是立即重传。
  • 接收到重发的之后，直接发送按顺序的最大一个的ACK，缓存的数据不需要重发。

7 粘包和拆包#

  • 什么是
    • 粘包：两个或者多个以上的包粘在一起
    • 拆包：解决粘包问题
  • 为什么会出现
    1. 发送方发送不及时，多个包在发送端粘在一起
    2. 接收方接收不及时，包在接收端堆叠
  • 怎么解决
    • 带包头就可以解决，包头定长，以特定标志开头，带着负载长度。

UDP#

1 TCP和UDP的区别#

  1. TCP需要连接，UDP不需要连接。
  2. TCP提供可靠的传输服务。
  3. TCP有状态，记录自己发送消息的状态，比如消息是否发送了、是否被接收了等。UDP无状态。
  4. TCP效率比UDP低，因为多了建立连接，确认，重传等机制。
  5. TCP首部开销比UDP大
  6. TCP只支持点对点通信，UDP支持一对一、一对多、多对一、多对多

二、应用层#

HTTP#

1 post和get区别#

  1. get用于获取信息，是幂等的，且可缓存
  2. post用于修改服务器上的数据，非幂等，不可缓存
  3. GET把参数包含在URL中，POST通过request body传递参数
  4. GET请求在URL中传送的参数是有长度限制
  5. post比get安全

2 http和https#

  1. http用明文进行数据传输，https用ssl协议对数据进行加密。HTTP 安全性没有 HTTPS 高，但是 HTTPS 比 HTTP 耗费更多服务器资源。
  2. http用80端口，https用443端口。
  3. https协议需要到ca申请证书。

SSL/TLS 的核心要素是非对称加密。非对称加密采用两个密钥——一个公钥，一个私钥。在通信时，私钥仅由解密者保存，公钥由任何一个想与解密者通信的发送者（加密者）所知。

3 HTTP 各个版本的区别#

1.0

  • 新增了POST，可以传输多媒体资源

1.1

  • 新增长连接，支持断点传输

2.0

  • 多路复用，支持服务器推送

DNS#

DNS作用

  • DNS是一个数据库，域名解析指的是通过主机名获得IP地址

DNS是应用层协议，传输层使用的是UDP。
DNS的解析流程

  • 浏览器缓存，系统缓存，路由器缓存，IPS服务器缓存，根域名服务器缓存，顶级域名服务器缓存，主域名服务器缓存

三、其他#

1 浏览器从输入网址URL到页面展示的过程#

  1. DNS解析
  2. 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

2 URL和URI的区别#

  • URI是统一资源标志符，可以唯一标识一个资源。
  • URL是统一资源定位符，可以提供该资源的路径。URL是一种特殊的URI，不仅标识了一个唯一的资源，还提供了找到它的路径

3 短连接和长连接的区别#

  1. 连接方式不同：短连接每次请求响应建立一次连接，完成数据传输后断开连接，长连接建立连接后保持连接状态，多次传输共用同一个连接
  2. 传输效率不同：短连接频繁建立断开连接，产生额外的开销。长连接效率高
  3. 应用场景不同：短连接适合频率低、请求响应小的场景，例如http请求、RPC调用。长连接适用TCP连接、WebSocker等。

4 七层模型#

  • 应用层，表示层，会话层，传输层，网络层，数据链路层，物理层
  • TCP和UDP是传输层
  • IP是网络层
  • ARP是数据链路层

5 time wait过多怎么办#

  1. 修改time wait连接状态上限值
  2. 启动快速回收机制
  3. 开启复用机制
  4. 修改短连接为长连接方式
  5. 由客户端主动断开连接