计算机网络常识

白夜的月亮2023-10-28 12:31

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1、HTTP

  • 是超文本传输协议（Hypertext Transfer
    Protocol）的缩写，是一种用于传输超文本数据的协议。它是互联网上应用最为广泛的协议之一，用于浏览器和Web服务器之间的通信。
  • HTTP使用客户端-服务器模型，客户端发送HTTP请求给服务器，服务器根据请求返回相应的HTTP响应。请求和响应都由HTTP协议规定了特定的格式。
  • HTTP的基本功能包括传输、请求和响应。它可以传输各种类型的数据，如文本、图像、音频和视频等。
  • HTTP请求方法有GET、POST、PUT、DELETE等，用于向服务器发送不同类型的请求。
  • HTTP响应状态码表示服务器对请求的处理结果，如200表示请求成功，404表示请求的资源不存在等。
  • 除了基本功能，HTTP还支持一些其他的特性，如缓存、认证、安全等。
  • 通过HTTP头部字段，可以传递一些附加信息，如请求的内容类型、编码方式、Cookie等。

2、HTTP状态码

以下是常见状态码的功能：

1xx（信息性状态码）：

100（继续）：表示服务器已经收到了客户端的请求，客户端可以继续发送请求的剩余部分。

  • 101（切换协议）：表示服务器正在根据客户端的请求切换协议。

2xx（成功状态码）：

200（成功）：表示客户端的请求已成功被服务器接收、理解和处理。

  • 201（已创建）：表示服务器已成功处理客户端的请求，并创建了新的资源。
  • 204（无内容）：表示服务器已成功处理了请求，但没有返回任何内容。

3xx（重定向状态码）：

301（永久重定向）：表示请求的资源已永久移动到新的URL。

  • 302（临时重定向）：表示请求的资源临时移动到新的URL。
  • 304（未修改）：表示客户端缓存的资源是最新的，无需重新下载。

4xx（客户端错误状态码）：

400（错误请求）：表示服务器无法理解客户端的请求。

  • 401（未授权）：表示客户端未经授权，需要进行身份验证。
  • 403（禁止访问）：表示服务器拒绝客户端的请求。
  • 404（未找到）：表示服务器无法找到请求的资源。

5xx（服务器错误状态码）：

500（内部服务器错误）：表示服务器在处理请求时遇到了错误。

  • 502（错误网关）：表示服务器作为网关或代理，从上游服务器接收到无效的响应。
  • 503（服务不可用）：表示服务器暂时无法处理请求，通常是因为服务器过载或维护。
    DNS（Domain Name System）是互联网中用于将域名解析为IP地址的系统。它充当了互联网的"电话簿"，将易于记忆的域名转换为计算机可理解的IP地址。

3、DNS

组成部分：

  1. DNS服务器：DNS服务器存储着域名和对应的IP地址的映射关系。它们可以分为多个层次的服务器，包括根域名服务器、顶级域名服务器、权威域名服务器和本地域名服务器。

  2. 根域名服务器：根域名服务器是整个DNS层次结构的最顶层，它存储了顶级域名服务器的地址，负责返回顶级域名服务器的IP地址给请求者。

  3. 顶级域名服务器：顶级域名服务器是指管理特定顶级域名（如.com、.org、.net等）的服务器。每个顶级域名都有一个对应的顶级域名服务器，它负责返回下一级的权威域名服务器的IP地址。

  4. 权威域名服务器：权威域名服务器是存储着具体域名和对应IP地址映射关系的服务器。当收到查询请求时，它会返回所请求域名的IP地址。

  5. 本地域名服务器：本地域名服务器是用户计算机或网络中的DNS服务器。当用户发起域名查询时，本地域名服务器会先检查自己的缓存，如果找到了对应的IP地址，则直接返回给用户。如果没有找到，则向其他DNS服务器发送查询请求，获取并缓存相应的IP地址。

DNS的工作流程：

如下：

  1. 用户在浏览器中输入一个域名。
  2. 本地域名服务器检查缓存，如果有对应的IP地址，则直接返回给用户。
  3. 如果缓存中没有对应的IP地址，则本地域名服务器向根域名服务器发起查询请求。
  4. 根域名服务器返回顶级域名服务器的IP地址给本地域名服务器。
  5. 本地域名服务器再向顶级域名服务器发起查询请求。
  6. 顶级域名服务器返回权威域名服务器的IP地址给本地域名服务器。
  7. 本地域名服务器最终向权威域名服务器发起查询请求。
  8. 权威域名服务器返回域名对应的IP地址给本地域名服务器。
  9. 本地域名服务器将获取到的IP地址缓存，并返回给用户。
  10. 用户的浏览器使用获取到的IP地址与目标服务器建立连接。

4、Session和Cookie

都是用于在Web应用中跟踪用户状态和存储用户信息的机制，但它们有一些联系和区别。

联系：

  1. 存储用户信息：Session和Cookie都可以用于存储用户相关的信息，例如用户ID、用户名、购物车内容等。
  2. 跨页面保持状态：Session和Cookie都可以用于在不同页面之间保持用户的状态，以便用户在整个会话期间保持登录状态或进行个性化设置。
  3. 服务器端存储：Session和Cookie的数据都是存储在服务器端的，客户端只保存了对应的标识符。

区别：

  1. 存储位置：Cookie是将数据存储在客户端的浏览器中，而Session是将数据存储在服务器端的内存或数据库中。
  2. 安全性：由于Cookie是存储在客户端，所以容易受到跨站脚本攻击（XSS）和跨站请求伪造（CSRF）等安全攻击。而Session的数据存储在服务器端，相对来说更安全。
  3. 存储容量：Cookie的存储容量较小，一般不超过4KB。而Session的存储容量较大，可以存储更多的数据。
  4. 生命周期：Cookie可以设置过期时间，可以在浏览器关闭后仍然存在，而Session的生命周期通常与用户会话相关，当用户关闭浏览器后，Session会被销毁。

使用Cookie的情景：

  • 假设有一个电子商务网站，用户在登录页面输入用户名和密码进行登录。
  • 如果选择使用Cookie来保持用户的登录状态，服务器在验证通过后会生成一个包含用户信息的加密字符串，并将该字符串存储在一个名为"login"的Cookie中，然后将该Cookie发送给客户端浏览器。
  • 客户端浏览器会保存该Cookie，并在每次请求该网站的时候将该Cookie发送给服务器。
  • 服务器通过解析Cookie中的信息来识别用户，并保持用户的登录状态。
  • 这样，用户在整个会话期间都可以保持登录状态，无需每次都重新输入用户名和密码。

使用Session的情景：

  • 假设有一个博客网站，用户在登录页面输入用户名和密码进行登录。如果选择使用Session来保持用户的登录状态，服务器在验证通过后会为该用户在服务器端创建一个唯一的Session对象，并生成一个Session ID。
  • 然后，服务器将该Session ID发送给客户端浏览器，并将该Session对象存储在服务器端的内存或数据库中。
  • 客户端浏览器会保存该Session ID，并在每次请求该网站的时候将该Session ID发送给服务器。
  • 服务器通过Session ID来识别用户，并从服务器端的存储中获取对应的Session对象，以获取用户的登录状态和其他相关信息。

综上所述，

  • 对于需要在客户端保持状态的场景，例如记住登录状态、保持个性化设置等，可以选择使用Cookie。
  • 而对于需要在服务器端保持状态的场景，例如存储用户信息、保持会话状态等，可以选择使用Session。

5、GET请求和POST请求

是HTTP协议中常用的两种请求方法，它们在发送请求和接收响应时有一些区别。

1. 参数传递位置：

在GET请求中，参数是通过URL的查询字符串（query string）传递的，即将参数附加在URL的末尾，以"?"符号开始，参数之间使用"&"符号分隔。而在POST请求中，参数是通过请求体（request body）传递的，即将参数放在请求的主体部分。

2. 参数长度限制：

由于GET请求将参数直接附加在URL中，URL的长度是有限制的。不同的浏览器和服务器对URL长度的限制可能不同，一般来说，GET请求的参数长度应该控制在2KB左右。而POST请求没有长度限制，可以传输大量的数据。

3. 安全性：

GET请求的参数会显示在URL中，可以被用户轻易看到，因此不适合传递敏感信息。而POST请求的参数在请求体中，不会显示在URL中，相对更安全。

4. 数据类型：

GET请求一般用于获取数据，不会对服务器产生副作用，也不会改变服务器的状态。而POST请求一般用于提交数据，可能会对服务器产生副作用，比如创建、更新或删除资源。

5. 缓存：

GET请求可以被浏览器缓存，下次再请求相同的URL时可以直接从缓存中获取数据。而POST请求一般不会被缓存，每次请求都会从服务器获取最新数据。

6、PING命令

是一个网络诊断工具，用于测试主机之间的连通性。它通过向目标主机发送ICMP（Internet Control Message Protocol）回显请求消息，然后等待目标主机返回回显回复消息，从而判断网络连接状况。

PING命令的使用

很简单，只需要在命令行窗口中输入"ping"加上目标主机的IP地址或域名，然后回车即可。

例如，"ping www.google.com"或"ping 192.168.0.1"。

PING命令的功能

主要包括以下几个方面：

  1. 测试网络连接：通过向目标主机发送ICMP请求，可以检测网络是否正常连接，以及网络延迟情况。
  2. 测试主机是否在线：如果目标主机能够回复PING请求，说明该主机正常在线工作。
  3. 测试网络质量：通过PING命令返回的延迟时间（ping延迟）可以判断网络的质量，延迟时间越小，网络质量越好；延迟时间越大，网络质量越差。
  4. 检测网络故障：如果PING命令返回的是超时或失败的消息，说明网络可能存在故障，可以通过这种方式进行初步排查。
  5. 获取目标主机的IP地址：如果在PING命令中使用域名而不是IP地址，它会将域名解析为IP地址，帮助我们了解目标主机的具体IP地址。

7、HTTP和HTTPS

是用于在客户端和服务器之间进行数据传输的协议，它们之间主要区别如下：

1. 安全性：

HTTP是明文传输协议，数据在传输过程中不经过任何加密处理，容易被窃听和篡改。而HTTPS通过使用SSL/TLS协议对数据进行加密，保证了数据传输的安全性，防止了数据被窃听和篡改。

2. 加密方式：

HTTP不进行数据加密，而HTTPS使用SSL/TLS协议对数据进行加密。SSL/TLS协议使用了公钥加密和对称加密两种方式，保证了数据的机密性和完整性。

3. 端口号：

HTTP默认使用80端口进行通信，而HTTPS默认使用443端口进行通信。这样的区分使得服务器能够根据端口号来区别处理HTTP和HTTPS的请求。

4. 证书：

HTTPS需要使用数字证书来验证服务器的身份。证书由权威的第三方机构颁发，用于证明服务器的合法性和可信度。客户端在建立HTTPS连接时会验证服务器的证书，确保通信的安全性。

5. 性能：

由于HTTPS需要进行加密和解密的操作，相比HTTP而言，会稍微增加一些计算和通信的开销，因此在性能上可能略有差异。

总结来说，HTTP是一种不安全的协议，适用于对数据安全性要求不高的场景，而HTTPS通过使用加密技术确保了数据传输的安全性，适用于对数据安全性要求较高的场景，如在线支付、网上购物等。在现代互联网中，随着对数据安全和隐私的要求不断提高，HTTPS的应用越来越广泛。

6、Http处理流程

HTTP（超文本传输协议）是一种用于在Web浏览器和Web服务器之间传输数据的协议。它使用明文传输数据，不提供数据的加密和安全性保护。HTTP的处理流程如下：

  1. 客户端发起HTTP请求：客户端（通常是Web浏览器）向服务器发送HTTP请求，其中包括请求的方法（GET、POST等）、请求的URL、请求头和请求体等信息。

  2. 服务器接收和处理请求：服务器接收到客户端的请求后，根据请求的URL和方法执行相应的操作，如获取资源、处理表单数据等。

  3. 服务器发送HTTP响应：服务器根据处理结果生成HTTP响应，包括响应的状态码、响应头和响应体等信息，然后将响应发送回客户端。

  4. 客户端接收和处理响应：客户端接收到服务器的响应后，根据响应的状态码和内容进行相应的处理，如显示网页内容、处理响应数据等。

7、Https处理流程

HTTPS（超文本传输安全协议）是在HTTP基础上加入了安全性保护的协议。它使用SSL/TLS协议对数据进行加密和身份验证，确保数据传输的安全性。HTTPS的处理流程如下：

  1. 客户端发起HTTPS请求：客户端向服务器发送HTTPS请求，其过程与HTTP相似。

  2. 服务器发送数字证书：服务器在响应中发送数字证书给客户端，证书中包含了服务器的公钥和其他信息。

  3. 客户端验证证书：客户端使用内置的证书颁发机构（CA）列表来验证服务器发送的证书的合法性和有效性。验证包括检查证书的签名、有效期和颁发机构等。

  4. 客户端生成随机密钥：客户端生成一个随机的对称密钥，用于后续的数据加密和解密。

  5. 客户端使用服务器的公钥加密密钥：客户端使用服务器的公钥对生成的随机密钥进行加密，然后将加密后的密钥发送给服务器。

  6. 服务器使用私钥解密密钥：服务器使用自己的私钥对收到的加密密钥进行解密，得到客户端生成的随机密钥。

  7. 客户端和服务器之间的加密通信：客户端和服务器使用客户端生成的随机密钥进行对称加密通信，保证数据的安全性。

值得注意的是，HTTPS还可以进行证书链验证和服务器身份验证等操作，以确保通信的安全性和可靠性。

8、TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）

是两种常用的网络传输协议，用于在计算机网络中传输数据。它们在以下几个方面存在差异：

  1. 可靠性：TCP是一种可靠的协议，它通过使用确认和重传机制来确保数据的可靠传输。如果数据包丢失或损坏，TCP会自动重新发送丢失的数据包。而UDP是一种不可靠的协议，它不提供确认和重传机制，发送的数据包可能会丢失或者以无序的方式到达。

  2. 连接性：TCP是一种面向连接的协议，通信双方在传输数据之前需要建立一个连接。连接的建立需要进行三次握手，而断开连接需要进行四次挥手。UDP是一种无连接的协议，通信双方之间没有建立连接的过程。

  3. 速度：由于TCP提供了可靠性保证和连接管理，因此它的传输速度相对较慢。UDP则没有这些额外的开销，因此传输速度较快。

  4. 适用场景：由于TCP的可靠性和连接管理特性，它适用于需要确保数据完整性和顺序性的应用，如文件传输、电子邮件等。UDP则适用于对实时性要求较高的应用，如音视频传输、实时游戏等。

需要注意的是，TCP和UDP并不是对立的选择，而是根据应用场景的需求来选择合适的传输协议。在某些情况下，也可以将它们结合使用，例如在音视频传输中，可以使用UDP来传输实时数据，而使用TCP来传输控制信令和重要的控制信息。

9、IP（Internet Protocol，互联网协议）

是一种网络层协议，它负责在计算机网络中传输数据包。IP协议定义了数据包的格式和路由选择的机制，使得数据包能够在不同的网络之间传输。

IPv4

（Internet Protocol Version 4，互联网协议第四版）

  • 是IP协议的一种具体实现，它是目前广泛使用的IP协议版本。
  • IPv4使用32位地址表示网络上的主机或设备，这些地址由四个8位的数字组成，每个数字范围从0到255，以点分十进制的形式表示。
  • 例如，192.168.0.1就是一个IPv4地址。

IPv4提供了一些基本功能，包括：

  1. 数据包分组和封装：IPv4将传输的数据分割成小的数据包，并封装成IP数据包进行传输。
  2. 地址寻址和路由：IPv4使用IP地址来唯一标识网络上的主机或设备，通过路由选择机制，将数据包从源地址发送到目标地址。
  3. 差错检测：IPv4使用校验和来检测数据包在传输过程中是否出现错误，以保证数据的完整性。
  4. 分片和重组：如果数据包的大小超过了网络的最大传输单元（MTU），IPv4会将数据包进行分片，并在目标地址处进行重组。
  5. TTL（Time to Live）：TTL字段用于限制数据包在网络中的存活时间，以防止数据包在网络中无限制地传输。

尽管IPv4在全球范围内广泛使用，但是由于互联网的快速发展和IP地址的有限性，IPv4的地址空间已经逐渐枯竭。因此，为了满足更多的设备连接和互联网的需求，IPv6（Internet Protocol Version 6，互联网协议第六版）作为IPv4的升级版本被提出和使用。IPv6使用128位地址，具有更大的地址空间和更多的扩展功能，以逐步替代IPv4。

10、TCP的可靠性

是通过以下几种原理和机制来实现的：

1. 序列号和确认机制：

每个TCP报文段都有一个序列号，用于标识报文段在发送方和接收方之间的顺序。接收方通过确认序列号来告知发送方已收到的数据。如果发送方未收到确认，就会重新发送数据。

2. 窗口机制：

TCP使用滑动窗口机制来控制发送方和接收方之间的数据流量。发送方通过窗口大小来控制发送的数据量，接收方通过窗口大小来告知发送方可以接收的数据量。这样可以避免发送方发送过多的数据导致接收方无法及时处理。

3. 超时重传机制：

TCP使用超时重传机制来确保数据的可靠传输。发送方在发送数据后会启动一个定时器，如果在规定的时间内未收到确认，则认为数据丢失，会重新发送数据。

4. 拥塞控制机制：

TCP的拥塞控制机制用于避免网络拥塞。当网络出现拥塞时，TCP会减少发送速率以避免进一步加重网络负载。拥塞控制机制包括慢启动、拥塞避免和快速恢复等算法。

11、ARQ（Automatic Repeat reQuest）

是一种通过确认和重传机制实现可靠数据传输的协议。

  • ARQ协议主要用于在不可靠信道上进行数据传输，确保数据的完整性和正确性。
  • ARQ协议的基本原理是发送方发送数据后，接收方会对接收到的数据进行检验，并发送确认信息给发送方。
  • 如果发送方未收到确认信息或者接收方检验出错，发送方会重新发送相应的数据。

ARQ协议主要包括以下几种类型：

  1. 停止等待ARQ：发送方每发送一个数据帧就会等待接收方的确认，只有收到确认后才能发送下一个数据帧。如果发送方未收到确认，会重新发送相同的数据。

  2. 连续ARQ：发送方可以连续发送多个数据帧，而不需要等待接收方的确认。接收方在收到数据帧后会发送累积确认，确认已经接收到的数据帧，未收到的数据帧会被发送方重新发送。

  3. 选择性重传ARQ：接收方在收到数据帧后会发送确认信息，确认已经接收到的数据帧。如果发送方未收到确认信息，会认为数据帧丢失，会选择性地重新发送丢失的数据帧，而不是重传所有的数据帧。

ARQ协议通过确认和重传机制，能够提高数据的可靠性和正确性。不过，ARQ协议会增加传输延迟和带宽占用，因为需要等待确认和重传数据。因此，在设计网络协议时需要根据具体的需求和网络条件选择合适的ARQ协议类型。

12、OSI模型，TCP/IP模型

都是用于描述计算机网络通信的参考模型。

OSI模型

是国际标准化组织（ISO）制定的一种通信协议体系结构，它将网络通信划分为七个不同的层级，每个层级都有特定的功能和协议。这些层级分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。每个层级之间通过接口进行通信，从物理层开始传输数据，逐层封装和解封装，最终到达应用层。

TCP/IP模型

是实际应用最广泛的网络通信模型，它由四个层级组成，分别是网络接口层、网络层、传输层和应用层。网络接口层负责处理物理连接和数据链路层的功能，网络层负责数据包的路由和寻址，传输层负责提供可靠的数据传输服务，应用层负责处理特定应用程序的通信需求。

总结来说，OSI模型是一个理论上的参考模型，用于描述网络通信的不同层级和协议。而TCP/IP模型是一个实际应用的网络通信模型，基于这个模型实现了互联网的通信协议，如TCP和IP。

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