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  1. 网络分层模型
  • OSI 七层模型：
    • 应用层：为计算机用户提供服务
    • 表示层：数据处理（编码、加密解密、压缩解压缩）
    • 会话层：管理（建立、维护、重连）应用程序之间的会话
    • 传输层：两台主机进程之间的通讯提供通用的数据传输服务
    • 网络层：路由和寻址（决定数据在网络的游走路径）
    • 数据链路层：帧编码和误差纠正
    • 物理层：透明的传送比特流传输
  • TCP/IP 四层模型：
    • 应用层：（应用层 + 表示层 + 会话层）主要提供两个终端设备上的应用程序之间信息交换的服务，它定义了信息交换的格式，消息会交给下一层传输层来传输
    • 传输层：负责向两台终端设备进程之间的通信提供通用的数据传输服务
    • 网络层：负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务
    • 网络接口层：（数据链路层+物理层）
  • 为什么要分层：各层之间相互独立（跟接口类似，专注做自己的事情）、提高整体的灵活性、大问题划小
  • 常见的网络协议：
    1. 应用层：HTTP（基于TCP）、SMTP（简单邮件发送协议，基于TCP）、POP3/IMAP（邮件接收协议，基于TCP）、FTP（文件传输，基于TCP）、Telnet（远程登录协议，基于TCP）、SSH（安全的网络传输协议，基于TCP）、RTP（基于UDP）、DNS（基于UDP）
    2. 传输层：TCP（面向连接的协议，可靠的数据传输服务）、UDP（无连接的协议，不保证可靠性）
    3. 网络层：IP、ARP（地址解析协议）、ICMP（网络控制报文协议）、NAT（网络地址转换协议）、OSPF（开放式最短路径优先）、RIP（路由信息协议）、BGP（边界网关协议）
  1. HTTP协议（网络开销较大）
  • 从输入URL到页面展示的过程
  • HTTP状态码
  • HTTP和HTTPS
  • HTTP/1.1 和 HTTP/2.0 有什么区别？
  • HTTP 是不保存状态的协议, 如何保存用户状态?
  1. Websocket
  • WebSocket 是一种基于 TCP 连接的全双工通信协议，即客户端和服务器可以同时发送和接收数据
  • WebSocket 和 HTTP 的区别
    • WebSocket 是一种双向实时通信协议，而 HTTP 是一种单向通信协议。并且，HTTP 协议下的通信只能由客户端发起，服务器无法主动通知客户端。
    • WebSocket 使用 ws:// 或 wss://作为协议前缀，HTTP 使用 http:// 或 https:// 作为协议前缀，协议前缀不同
    • WebSocket 可以支持扩展，用户可以扩展协议，实现部分自定义的子协议，如支持压缩、加密等。
    • WebSocket 通信数据格式比较轻量，用于协议控制的数据包头部相对较小，网络开销小，而 HTTP 通信每次都要携带完整的头部，网络开销较大
  1. DNS
  • DNS 是应用层协议，它可以在 UDP 或 TCP 协议之上运行，端口为 53 。
  • DNS服务器：根DNS服务器、顶级DNS服务器、权威DNS服务器、本地DNS服务器
  • DNS 的解析过程
    • 迭代查询（本地DNS跑腿，客户端等待结果）：
      1. 输入 URL，客户端（浏览器/系统）先查询本地缓存，如果缓存中有该域名对应的 IP，则直接返回结果，解析结束
      2. 如果客户端缓存中没有，则向【本地 DNS 服务器】（如 dns.poly.edu）发起查询；本地 DNS 先查自己的缓存，如果有记录，则直接返回结果给客户端
      3. 如果本地 DNS 缓存中没有，则向【根 DNS 服务器】查询；根服务器查缓存/配置，发现是 .edu 域名，返回 .edu 的 TLD 服务器地址（不直接返回最终 IP）
      4. 本地 DNS 拿到 TLD 地址后，向【顶级域（TLD）DNS 服务器】（如 .edu 服务器）查询；TLD 服务器发现是 umass.edu 子域，返回 umass.edu 的权威 DNS 服务器地址
      5. 本地 DNS 拿到权威服务器地址后，向【权威 DNS 服务器】（如 dns.cs.umass.edu）查询；权威服务器查自己的区域记录，找到 gaia.cs.umass.edu 对应的 IP 地址，返回给本地 DNS
      6. 本地 DNS 将最终 IP 地址返回给客户端，同时将该记录缓存起来，供后续查询使用
    • 递归查询：
      1. 输入 URL，客户端（浏览器/系统）先查询本地缓存，如果缓存中有该域名对应的 IP，则直接返回结果，解析结束
      2. 如果客户端缓存中没有，则向【本地 DNS 服务器】发起递归查询请求（设置标志位 RD=1），并等待最终结果
      3. 本地 DNS 服务器收到递归请求后，先查自己的缓存；如果有记录，则直接返回结果给客户端，流程结束
      4. 如果本地 DNS 缓存也没有，则代表客户端开始逐级查询（此阶段本地 DNS 通常使用迭代方式向其他服务器查询）： • 先向【根 DNS 服务器】查询，根返回 .edu 的 TLD 服务器地址 • 再向【.edu TLD 服务器】查询，TLD 返回 umass.edu 的权威 DNS 地址 • 最后向【权威 DNS 服务器】查询，权威返回 gaia.cs.umass.edu 的最终 IP 地址
      5. 本地 DNS 拿到最终 IP 后，将结果缓存起来，然后一次性返回给客户端
      6. 客户端收到 IP 地址，开始发起实际的 HTTP/HTTPS 请求
      • DNS劫持：DNS 劫持是一种网络攻击（DNS 重定向），它通过修改 DNS 服务器的解析结果，使用户访问的域名指向错误的 IP 地址，从而导致用户无法访问正常的网站，或者被引导到恶意的网站
  1. TCP和UDP（传输层协议）
  • TCP和UPD的区别：
    • TCP 是面向连接的协议，UDP 是无连接的协议。
    • TCP 是可靠的协议（tcp通过序列号、确认应答、超时重传、流量控制、拥塞控制等机制确保数据无差错、不丢失、不重复且按顺序地到达目的地），UDP 是不可靠的（尽最大努力交付，不保证数据一定能到达）协议。
    • TCP 是有状态（连接状态）协议，UDP 是无状态协议。
    • TCP 传输效率较低（建立连接、发送确认、处理重传等开销较大）、UDP 结构简单，没有复杂的控制机制，开销小，传输速率较快
    • TCP 面向字节流传输（会对数据进行拆分合并）、UDP面向报文（应用程序交给 UDP 多大的数据块，UDP 就照样发送，既不拆分也不合并）
    • TCP 头部开销至少需要20字节，UDP 头部开销固定为8字节
    • TCP 通信模式点对点（单播），UDP 通信模式支持单播、多播、广播
  • TCP的三次握手和四次挥手
    • 三次握手：
      1. 客户端向服务器发送一个SYN（x）包，表示要开始一个TCP连接（发送后客户端进入SYN_SEND状态，等待服务端的确认）。
      2. 服务器收到 SYN(x) 包后，返回一个 SYN(y) + ACK(x + 1) 包，表示服务器同意开始一个 TCP 连接（发送后服务器进入SYN_RCVD状态，等待客户端的ACK包）。
      3. 客户端收到 SYN(y) + ACK(x + 1) 包后，发送 ACK(y + 1) 包，表示开始一个 TCP 连接（发送后客户端进入ESTABLISHED状态，服务端收到ACK包，进入 ESTABLISHED 状态，开始通信）。
    • 四次挥手
        1. 客户端向服务器发送一个 FIN 包，该报文包含一个序列号seq（x），表示要结束一个 TCP 连接（客户端发送FIN后，进入FIN_WAIT_1状态，等待服务器的ACK包）。
        1. 服务器收到 FIN 包后，返回一个 ACK（ack=x+1） 包，表示收到来自客户端的 FIN 包(服务端发送ACK后，进入CLOSE_WAIT状态，客户端收到ACK包，进入FIN_WAIT_2状态。此时客户端到服务端的通道已关闭，服务端到客户端仍然可以传输数据，此时tcp通道处于半关闭状态)。
        1. 服务端确认所有待发送的数据都传输完毕后，向客户端发送一个FIN包，该报文段包含一个序列号seq（y），表示自己准备关闭连接（服务端发送给客户端一个FIN报文段后，进入 LAST_ACK状态，等待客户端的最后确认）。
        1. 客户端收到服务端的 FIN 包后，会回复一个最终的ACK（ack=y+1）包(客户端回复ACK后进入 TIME-WAIT 状态。服务端在收到这个 ACK 后，立即进入 CLOSED 状态，连接通道关闭。客户端则会在 TIME-WAIT 状态下等待 2MSL（报文段最大生存时间）后，才最终进入 CLOSED 状态)。
  • TCP如何保证传输的可靠性（不丢失、不重复、按序到达）
    1. 基于数据块传输
    2. 对失序数据包重新排序以及去重：TCP 为了保证不发生丢包，就给每个包一个序列号，有了序列号能够将接收到的数据根据序列号排序，并且去掉重复序列号的数据就可以实现数据包去重
    3. 校验和：TCP 将保持它首部和数据的检验和。这是一个端到端的检验和，目的是检测数据在传输过程中的任何变化。如果收到段的检验和有差错，TCP 将丢弃这个报文段和不确认收到此报文段
    4. 重传机制：ARQ协议（自动重传请求）、连续ARQ协议（连续自动重传请求）、超时重传
    5. 流量控制：如何实现拥塞控制
    6. 拥塞控制：如何实现流量控制
  1. ARP（地址解析协议，IP转MAC地址）
  • MAC地址：MAC 地址的全称是 媒体访问控制地址（Media Access Control Address）。如果说，互联网中每一个资源都由 IP 地址唯一标识（IP 协议内容），那么一切网络设备都由 MAC 地址唯一标识，属于数据链路层。
  • ARP协议：它解决的是网络层地址和数据链路层地址之间的转换问题。通俗的说，一个 IP 数据报在物理上传输的过程中，总是需要知道下一跳（物理上的下一个目的地）该去往何处，但 IP 地址属于逻辑地址，而 MAC 地址才是物理地址，ARP 是通过查询映射表来获取对应关系。
  • ARP的工作原理：同一个局域网内的MAC寻址、不同局域网内的MAC寻址
  1. NAT（网络转换协议）
    • 网络地址转换，协议实现 子网/局域网（LAN）↔ 广域网（WAN） 之间的 IP 地址映射与转换
    • 协议特点：
      1. NAT 协议通过对 WAN 屏蔽 LAN，有效地缓解了 IPv4 地址分配压力
      2. LAN 主机 IP 地址的变更，无需通告 WAN。
      3. WAN 的 ISP 变更接口地址时，无需通告 LAN 内主机。
      4. LAN 主机对 WAN 不可见，不可直接寻址，可以保证一定程度的安全性。