计算机网络 - 技术栈

1、谈一谈对OSI七层模型和TCP/IP四层模型的理解？

为了增强计算机网络的通用性和兼容性，因此计算机网络都被设计成层次结构。

（1）OSI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

（2）TCP/IP四层模型

TCP/IP则是四层的结构，相当于是对OSI模型的简化。

应用层

传输层

网络层

数据链路层

2.谈谈TCP协议的3次握手过程？

第一次握手：客户端给服务器端发送一个SYN同步数据包，表示连接请求。此时控制位SYN=1，ACK=0。

第二次握手：服务器端收到客户端的连接请求，发送一个确认数据包，表示同意连接。此时控制位SYN=1,ACK=1。

第三次握手：客户端收到服务器端的同意连接包，发送ACK=1的确认包给服务器端。此时控制位SYN=0,ACK=1。连接成功，可以发送数据了。

3.TCP协议为什么要3次握手？2次，4次不行吗？

三次握手是为了避免重复连接。

二次握手无法完成初始化seq序列号的值。

四次握手可以，但是浪费资源。

4.谈谈TCP协议的四次挥手过程？

**第一次挥手：**客户端向服务器端发送一个释放连接请求数据包。控制位FIN=1,ACK=0。此时，客户端表示没有数据要发送给服务器端了，但还能接收服务器端发送的数据。

**第二次挥手：**服务器端收到客户端的释放连接请求，发送一个确认包ACK给客户端，表示服务器端确认收到释放连接通知，但仍有数据在传输，服务器端仍可给客户端传输数据，客户端可以收到，但是不可以发送。此时控制位FIN=0,ACK=1.。

**第三次挥手：**服务器端向客户端没有数据可以传输了，便给客户端发送一个断开连接数据包，此时控制位FIN=1,ACK=1。这个时候服务器端也不可以给客户端传输消息了。

**第四次挥手：**客户端收到服务器端的断联数据包，发送一个确认包ACK=1。此时客户端与服务器端彻底断开连接。

5.什么是流量控制？

简单来讲：流量控制就是为了控制发送方的发送速率，确保接收方能来得及接收。

TCP使用滑动窗口来实现流量控制。（令牌桶也可以）

6.什么是滑动窗口？

滑动窗口是TCP协议中用于控制发送和接收数据速率的一种机制。它允许发送方在无需等待每个数据段确认的情况下，继续发送多个数据段，从而提高了传输效率。

接收方发送的确认报文中的窗口字段可以用来控制发送方窗口大小，从而影响发送方的发送速率。将窗口字段设置为 0，则发送方不能发送数据。

这个过程中，接收方向发送方通告一个窗口大小，表示当前接收方还剩余多少空间可以用来接收新的数据。发送方依据此窗口大小决定发送多少数据，这样就可以避免因发送速度过快，导致接收方来不及处理而造成的数据丢失或拥塞。

TCP滑动窗口分为发送窗口和接收窗口：

**发送窗口：**是发送方维护的窗口，代表能发但没确认的数据范围，会随接收方确认向前滑动。

**接收窗口：**是接收方维护的窗口，代表能接收但没处理的数据范围，大小由接收方缓冲区决定，通过 TCP 报文段窗口大小字段告知发送方。接收方读取内容后通知发送方，窗口向前滑动，还能通过改变窗口大小控制发送方速率来实现流量控制。

7.什么是拥塞控制？

拥塞控制是一种机制，发送方通过维护拥塞窗口（cwnd）变量来控制同时发送数据包的数量，以此调节网络拥塞的可能性。

TCP 主要用四个算法进行拥塞控制：

慢开始：cwnd 从 1 开始，收到确认后就加倍，慢慢增大。

拥塞避免：设置慢开始门限（ssthresh），当 cwnd≥ssthresh 时，每个轮次 cwnd 只加 1，减缓增长速度。

拥塞发生 ：

超时重传情况：表示网络拥塞严重，ssthresh 设为 cwnd 的一半，cwnd 设为 1，开始慢启动。

快速重传情况：表示拥塞不太严重，cwnd 设为当前一半，ssthresh = cwnd，开始快恢复。

快恢复：和快重传一起用，cwnd 在原有值基础上加 3，然后开始执行拥塞避免。

8.TCP和UDP有什么区别？

**面向连接：**TCP协议需要建立连接，仅支持一对一通信；UDP协议无需建立连接，支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信。

**可靠传输：**TCP协议通过确认应答、连接管理、流量控制、拥塞控制来确保可靠性传输；UDP不保证可靠性传输。

**性能效率：**TCP协议传输效率慢，需要较多的资源开销。UDP协议传输效率快，需要较少的资源开销。

**首部格式：**TCP协议的首部需要20-60个字节，UDP协议需要8个字节。

UDP	不面向连接	不可靠传输	首部开销8个字节	传输效率快	资源开销小
[TCP和UDP区别]

9.TCP如何保证传输过程的可靠性？

**校验和：**发送方在发送数据之前计算校验和，接收方收到数据后同样计算，如果不一致，那么传输有误。

**确认应答，序列号：**TCP进行传输时数据都进行了编号，每次接收方通过首部ACK字段进行确认序列号。

**超时重传：**如果发送方发送数据一段时间后没有收到ACK确认，那么就重发数据。

**连接管理：**三次握手和四次挥手的过程。

**流量控制：**TCP协议报头包含16位的窗口大小，接收方会在返回ACK时，同时把窗口值传递回发送方，发送方根据报文中窗口的大小控制发送速率。

**拥塞控制：**通过慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复等四个算法来进行拥塞控制，降低整个网络的拥塞程度，避免网络中发送的数据包数量过多，造成数据包阻塞延迟丢失

10.Session和Cookie有什么区别？

保存位置

Cookie 保存在客户端浏览器本地，是文件形式，受浏览器限制，一般不超过 3kb。

Session 保存在服务器端内存，是以对象形式存在。

数据内容

Cookie 不能保存特殊内容（如中文、特殊符号）。

Session 可以保存任意内容。

存储周期

Cookie 的存储周期由 Max Age 属性设定，可长期保存。

Session 依赖 JSESSIONID 这个 Cookie，其 Max Age 默认 -1，关闭浏览器窗口，该 Cookie 失效，对应的 Session 也跟着失效。

11.浏览器请求一个网址的过程？（输入网址到网页显示整个过程）

（1）首先，应用层会创建一个http请求报文；
（2）通过DNS服务器把http请求报文中的域名解析成IP地址；
（3）然后通过socket调用操作系统的协议栈，进行传输层的执行；
（4）传输层添加TCP头部，网络层添加IP头部，数据链路层添加以太网协议头部；
（5）数据经过路由器、交换机转发，最终达到目标服务器；
（6）目标服务器同样解析数据，最终拿到http请求报文，按照对应的程序的逻辑进行处理后，生成一个http响应报文；

12.谈谈对HTTP协议的理解

HTTP是一个属于应用层的协议，基于浏览器-服务端架构工作。浏览器作为HTTP客户端通过URL向HTTP服务端（即WEB服务器）发送请求，Web服务器根据接收到的请求后，向客户端发送响应信息。
HTTP 以 TCP协议作为传输层层协议，默认端口为80。
通信过程主要如下：

服务器在 80 端口等待客户的请求。

浏览器发起到服务器的 TCP连接（创建套接字 Socket）。

服务器接收来自浏览器的 TCP 连接。

浏览器（HTTP 客户端）与 Web 服务器（HTTP 服务器）交换 HTTP 消息。

关闭 TCP连接。

13.谈谈HTTP协议的GET和POST有什么区别?

GET和POST是HTTP请求的两种请求方法，本质上都是通过TCP连接进行通信；

GET用于获取数据，POST用于提交数据；

GET使用URL传递请求参数，POST使用Request Boby提交数据；

GET和POST的请求报文格式不同

POST方法请求报文第一行是这样的 POST /uri HTTP/1.1 \r\n

GET方法请求报文第一行是这样的 GET /uri HTTP/1.1 \r\n

GET是幂等且可缓存，POST非幂等且不可缓存

14.谈谈HTTP协议有哪些请求方式？各自有什么特点？

GET 获取资源：GET方法用于使用给定的URI从给定服务器中查询获取信息或数据。

HEAD 获取响应消息报头：HEAD 和 GET方法类似，但是不返回响应报文内容主体部分，仅传输响应报头部分。

POST 提交数据增加资源：POST方法用于将数据发送到服务器以创建或更新资源。使用post方法，如果两个请求相同，后一个请求不会会把第一个请求覆盖掉，所以post用于增加资源。

PUT 修改资源：PUT方法用来修改资源。使用put方法，如果两个请求相同，后一个请求会把第一个请求覆盖掉，所以put用于修改资源。

DELETE 删除资源：DELETE方法用来删除指定的资源，它会删除URI给出的目标资源的所有当前内容。

OPTIONS 查询支持的方法：查询指定的 URL 能够支持的方法。会返回 Allow: GET, POST, HEAD, OPTIONS 这样的内容

15.谈谈HTTPS的工作原理？

用户通过浏览器请求 https 网站，服务器收到请求后，挑选浏览器支持的加密和 hash 算法，同时把包含颁发机构、网址、公钥、有效期等内容的数字证书发给浏览器。

浏览器校验证书，有问题就提示警告，没问题就生成随机秘钥 X，用证书中的公钥加密后发给服务器。

服务器用私钥解密得到 X，再用 X 加密网页内容并返回给浏览器，浏览器用 X 和约定算法解密得到网页内容

16.常见的HTTP状态码？

1xx（信息性状态码）

1xx 类状态码属于提示信息，是协议处理中的一种中间状态，实际工作中使用场景比较少

2xx（成功状态码）

**「200 OK」**最常见的成功状态码，表示一切正常。

「204 No Content」 常见的成功状态码，与 200 OK 基本相同，但响应报文没有 body 数据。

**「206 Partial Content」**是应用于 HTTP 分块下载或断点续传，表示响应返回的 body 数据并不是资源的全部，而是其中的一部分，也是服务器处理成功的状态。

3xx（重定向状态码）

「301 Moved Permanently」 表示永久重定向，说明请求的资源已经不存在了，需改用新的 URL 再次访问。

「302 Found」 表示临时重定向，说明请求的资源还在，但暂时需要用另一个 URL 来访问。

4xx（客户端错误状态码）

**「400 Bad Request」**表示客户端请求的报文有错误。

**「403 Forbidden」**表示服务器禁止访问资源，并不是客户端的请求出错。

「404 Not Found」 表示请求的资源在服务器上不存在或未找到，所以无法提供给客户端。

**「405 Not Allowed」**表示服务器不支持客户端采用的请求方式。5XX 服务器错误

5xx（服务器错误状态码）

「500 Internal Server Error」 服务器发生了内部错误。

「501 Not Implemented」表示客户端请求的功能还不支持，类似"即将开业，敬请期待"的意思。

**「502 Bad Gateway」**通常是服务器作为网关或代理时返回的错误码，表示服务器自身工作正常，访问后端服务器发生了错误。

「503 Service Unavailable」 表示服务器当前很忙，暂时无法响应服务器，类似"网络服务正忙，请稍后重试"的意思。