计算机网络

网络基础

OSI模型

表格

总结

• 下面4层（物理层、数据链路层、网络层和传输层）主要提供数据传输和交换功能，即以节点到节点之间的通信为主；
• 第4层(传输成TCP/UDP)作为上下两部分的桥梁，是整个网络体系结构中最关键的部分；
• 简言之，下4层主要完成通信子网的功能，上3层主要完成资源子网的功能。

TCP/IP四层模型

TCP/IP 又叫网际协议群，可以说是OSI模型的实现，强调在计算机上实现协议应该开发哪种程序

TCP三次握手&四次挥手

报文格式

TCP Tags

• URF 紧急指针标志
• ACK 确认序号标志
• PSH push标志
• RST 重置连接标志
• SYN 同步需要，用于建立连接过程
• FIN 完成标志，用于释放连接

三次握手

具体过程

一般由客户端发起连接请求

• 第一次握手(SYN=1, seq=x)
  客户端发送一个 TCP 的 SYN 标志位置1的包。
  发送完毕后，客户端进入 SYN_SEND 状态。
• 第二次握手(SYN=1, ACK=1, seq=y, ack=x+1)
  服务器发回确认包(ACK)应答。SYN 标志位和 ACK 标志位均为1。
  发送完毕后，服务器端进入 SYN_RCVD 状态。
• 第三次握手(ACK=1，seq=x+1，ack=y+1)
  客户端再次发送确认包(ACK)。SYN 标志位为0，ACK 标志位为1
  发送完毕后，客户端进入 ESTABLISHED 状态，当服务器端接收到这个包时，也进入 ESTABLISHED 状态，TCP 握手结束。

为什么需要三次握手才能建立起连接

• 为了初始化seq number,作为以后数据传输的序号，保证数据传输过程中数据不会乱序

首次握手隐患-SYN超时

• Server收到Client的SYN，回复SYN-ACK的时候未收到ACK
• Server不断重试直至超时
• 攻击者可以把SYN的队列耗尽，使正常请求无法处理

• SYN Flood防护措施

  • SYN队列满后，通过tcp_syncookies参数回发SYn Cookie
  • 若为正常连接则Cliet会回发SYNCookie，直接建立连接

建立连接后，Client出现故障

• 向对方发送保活探测报文，如果未收到响应则继续发送，直到保活探测数

四次挥手

具体过程

• 第一次挥手(FIN=1，seq=u)
  Client发送一个FIN包，迎来关闭Client到Server的数据传送。
  发送完毕后，客户端进入 FIN_WAIT_1 状态。
• 第二次挥手(ACK=1，seq=v，ack=u+1)
  Server收到FIN包，发送一个ACK到Client，确认序号为收到序号+1。
  发送完毕后，服务器端进入 CLOSE_WAIT 状态。
  客户端接收到这个确认包之后，进入 FIN_WAIT_2 状态，等待服务器端关闭连接。
• 第三次挥手(FIN=1，ACK=1，seq=w，ack=u+1)
  Server发送一个FIN包，用来关闭Server到Client的数据传送。
  发送完毕后，服务器端进入 LAST_ACK 状态，等待来自客户端的最后一个ACK。
• 第四次挥手(ACK=1，seq=u+1，ack=w+1)
  Client收到FIN包后，Client进入 TIME_WAIT状态，接着发送一个ACK包给Server，确认序号为收到序号+1。
  服务器端接收到这个确认包之后，关闭连接，进入 CLOSED 状态。
• 客户端等待了某个固定时间（两个最大段生命周期，2MSL，2 Maximum Segment Lifetime）之后，没有收到服务器端的 ACK ，认为服务器端已经正常关闭连接，于是自己也关闭连接，进入 CLOSED 状态。在等待过程中，可以使本连接持续的时间内所产生的所有报文段从网络中消失。这样就可以使下一个新的连接中不会出现旧的连接请求报文段。

为什么需要四次握手才能断开连接

• 因为全双工，发送发和接收方都需要FIN报文和ACK报文

服务器出现大量CLOSE_WAIT状态的原因

• 对方关闭socket连接，我方忙于读与写，没有及时关闭连接
• 检查代码，特别是释放资源的代码
• 检查配置，特别是处理请求的线程配置

TCP和UDP区别

UDP简介

• 面向非连接
• 不维护连接状态，支持同时向多个客户端传输相同的消息
• 数据包报头只有8哥字节，额外开销小
• 吞吐量之受限于数据生成速率、传输速率以及机器性能
• 尽最大努力交付，不保证可靠交付，不需要维持复杂的链接状态表
• 面向报文，不对应用程序提交的信息进行拆分或者合并

TCP和UDP的区别

• 面向连接VS无连接（适用于多端发布）
• 可靠性
• 有序性
• 速度
• 量级

TCP的滑动窗口

TCP使用滑动窗口做流量控制与乱序重排

• 保证TCP的可靠性
• 保证TCP的流控特性

RTT和RTO

• RTT 发送一个数据包到收到对应的ACK，所花费的时间
• RTO 发送时间间隔（根据RTT计算）

HTTP与HTTPS

http特点

• 支持客户/服务器模式
• 简单快速
• 灵活
• 无连接（即使http1.1的keep-live机制，属于http之外的，始终认为请求结束后关闭连接，下层实现对上层透明）
• 无状态

http响应步骤

• 客户端连接到Web服务器
• 发送http请求
• 服务器接收请求并返回HTTP响应
• 释放连接TCP连接
• 客户端浏览器解析HTML内容

在浏览器地址栏键入URL回车流程

• DNS解析
• TCP连接
• 发送HTTP请求
• 服务器处理请求并返回HTTP报文
• 浏览器解析渲染页面
• 连接结束

常见HTTP状态码

• 1XX 指示信息：表示请求已接受，继续处理
• 2XX 成功：表示请求已被成功接收、理解、接受
• 3XX 重定向：要完成请求必须进行更进一步的操作
• 4XX 客户端错误：请求用语法错误或请求无法实现
• 5XX 服务器端错误：服务器未能实现合法的请求

GET和POST请求的区别

• HTTP报文层面：GET请求信息放在URL，POST放在报文体中
• 数据库层面：GET符合幂等性和安全性，POST不符合
• 其他层面：GET可以被缓存、被存储，而POST不行

Cookue和Session的区别

• Cookie数据存放在客户的浏览器上、Seession数据放在服务器上
• Session相对于Cookie更安全
• 若考虑减轻服务器开销，应当考虑Cookie

HTTP和HTTPS的区别

SSL（TLS） 安全套接层

• HTTPS需要到CA申请证书，HTTP不需要
• HTTPS密文传输，HTTP明文传输
• 连接方式不同，HTTPS默认使用443端口，HTTP使用80端口
• HTTPS=HTTP+加密+认证+完整性保护，较安全

HTTPS并不绝对安全

• 浏览器默认填充http://，请求需要进行跳转，有被劫持的风险
• 可以使用HSTS优化

作者： Yuming