面经整理-计算机网络

本文是作者整理的个人笔记，文中可能引用到其他人的成果但是未指明出处，如有不妥，请指正，谢谢！

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画出来7层网络结构，解释数据链路层主要负责作甚

应用层

HTTP、DNS、FTP、TFTP

文件传输、电子邮件、文件服务

表示层

无协议

数据格式化、数据加密、代码转换

会话层

无协议

建立或解除与别的接点的联系

传输层

TCP、UDP

提供端对端的接口

网络层

IP、ICMP

为数据包选择路由

数据链路层

PPP、ARP、RARP

传输有地址的帧以及错误检测功能

物理层

ISO02110、IEEE802

以二进制数据形式在物理媒介上传输数据

TCP/IP 5层模型：应用、传输、网络、数据链路、物理

TCP/IP 4层模型：应用、传输、网络、网络接口

http报文

• 请求报文：请求行、首部行、请求实体
• 响应报文：响应行、首部行、响应实体
• 请求行：方法、URL、HTTP版本
• 响应行：HTTP版本、状态码、短语
• 首部行：多个请求头字段
• 首部行：多个响应头字段
• 请求实体：一般不用
• 响应实体：通常要用

http header

指的就是首部字段

参考一：HTTP请求头部+响应码

• 请求头：Accept、Accept-Encoding、Accept-Language
• 响应头：
• 通用头：Cache-Control、Pragma、Connection、Date、Transfer-Encoding、Update、Via
• 实体头：Allow、Location、Content-Base、Content-Encoding
• 扩展头：Cookie、Set-Cookie、Refresh、Content-Disposition

http状态码

• 200：OK，请求成功
• 301：Moved Permanently，永久重定向
• 302：Found，临时重定向
• 304：Not Modified，未修改
• 307：Temporary Redirect，临时重定向，与302类似，使用GET请求重定向
• 401：Unauthorized，请求要求用户的身份认证
• 403：Forbidden，服务器理解请求客户端的请求，但是拒绝执行此请求
• 404：Not Found，服务器无法根据客户端的请求找到网页
• 499：client has closed connection，服务器处理的时间过长，客户端主动关闭连接
• 500：Internal Server Error，服务器内部错误，无法完成请求

http临时重定向和永久重定向的区别

301永久性重定向和302临时性重定向。实施301后，新网址完全继承旧网址，旧网址的排名等完全清零；实施302后，对旧网址没有影响，但新网址不会有排名。

参考一：301永久性重定向和302临时性重定向

http请求方法

• post：更新资源
• get：获取资源
• put：
• delete：

post和get的区别

1. GET用于信息获取，而且应该是安全的和幂等的。
2. POST表示可能修改变服务器上的资源的请求
3. GET请求的数据会附在URL之后
4. POST的安全性要比GET的安全性高，GET的参数可以被浏览器缓存

http1.0、http1.1、http2.0

http2.0：主要基于SPDY协议（是Google开发的基于TCP的应用层协议，用以最小化网络延迟，提升网络速度，优化用户的网络使用体验）

http1.1与http1.0的区别：

• http1.1多了持续连接（基于TCP长连接），解决每次请求都需要两倍RTT的开销，设置头字段connection:keep-alive和keep-alive=20（秒）

http2.0与http1.1的区别：

• http2.0采用二进制格式替代文本格式
• http2.0是完全多路复用的，而非有序并阻塞的——只需要一个连接即可实现并行
• http2.0使用报头压缩，降低了开销
• http2.0让服务器可以将响应主动推送到客户端缓存中

参考一：HTTP 2.0与HTTP 1.1区别

https为什么是安全的，具体实现

在应用层和传输层之间加上了安全层，通过SSL/TLS协议（握手协议）实现

SSL/TLS协议简目的：

• 所有信息都是加密传播，第三方无法窃听。
• 具有校验机制，一旦被篡改，通信双方会立刻发现。
• 配备身份证书，防止身份被冒充。

SSL/TLS协议简要过程：

1. 客户端生成对称密钥；
2. 服务器生成非对称加密算法的公钥和私钥；
3. 服务器将公钥交给CA机构，申请数字证书；
4. 服务器将数字证书发送给客户端，证明公钥不是伪造的；
5. 客户端和服务器通过对称密钥加解密后续传输的数据。

解决的问题：

• 数字证书验证公钥是否可信，只要证书可信，公钥就可信。
• 对称加密速度快用于加密数据；公钥加密速度慢，但是安全，用于管理和分配对称密钥。

参考一：HTTPS为什么安全

参考二：SSL/TLS协议运行机制的概述

介绍TCP的三步握手，其中ACK主要是做什么用的。

对请求方请求的确认

TCP长连接和短连接

长连接：

• 连接→数据传输→保持连接(心跳)→数据传输→保持连接(心跳)→……→关闭连接（一个TCP连接通道多个读写通信）； 

短连接：

• 连接→数据传输→关闭连接；

参考一：TCP长连接和短连接的区别

TCP和UDP的区别

1. TCP面向连接（如打电话要先拨号建立连接）;UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接
2. TCP提供可靠的服务。也就是说，通过TCP连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，且按序到达;UDP尽最大努力交付，即不保证可靠交付
3. TCP面向字节流，实际上是TCP把数据看成一连串无结构的字节流;UDP是面向报文的
4. UDP没有拥塞控制，因此网络出现拥塞不会使源主机的发送速率降低（对实时应用很有用，如IP电话，实时视频会议等），并且UDP速度更快
5. 每一条TCP连接只能是点到点的;UDP支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信
6. TCP首部开销20字节;UDP的首部开销小，只有8个字节
7. TCP的逻辑通信信道是全双工的可靠信道，UDP则是不可靠信道

cookie和session

cookie分类：

• 会话cookie。生活周期为浏览器的会话期。
• 持久cookie。通过设置过期时间就会将cookie保存到硬盘上。

cookie与session的区别：

• cookie数据存放在客户的浏览器上，session数据放在服务器上；
• cookie不是很安全，别人可以分析存放在本地的COOKIE并进行COOKIE欺骗，考虑到安全应当使用session；
• session会在一定时间内保存在服务器上。当访问增多，会比较占用你服务器的性能。考虑到减轻服务器性能方面，应当使用COOKIE；
• 单个cookie在客户端的限制是3K，就是说一个站点在客户端存放的COOKIE不能超过3K；

浏览器端使用session：

• cookie保存sessionID
• URL重写
• 隐藏字段保存sessionID

参考一：Cookie与Session的区别

浏览器关闭之后session是否失效？

浏览器关闭与session失效没有任何关系，浏览器关闭只会导致无法访问旧的session，可以通过建立保存在用户硬盘上的持久cookie替代会话cookie

从打开浏览器访问，到关闭浏览器，最后再次打开浏览器的过程：

1. 第一次打开浏览器访问，服务端新建一个session，并携带sessionID给浏览器返回响应；
2. 浏览器进程中新建一个会话cookie保存sessionID，以后每次访问都使用该sessionID进行验证；
3. 关闭浏览器后，用于保存sessionID的会话cookie随之销毁，此时，服务端的session并没有受到任何影响；
4. 再次打开浏览器访问，服务器会新建一个session，旧的session会等到超过有效时间自动销毁；

使session失效的方法：

1. 超过有效时间。有效时间是指超过该时间长度没有访问服务器。
2. 调用Session.invalidate()
3. 服务器关闭

参考一：浏览器关闭后，Session会话结束了么？

参考二：关闭浏览器session就被干掉的假象的问题

客户关闭标签页以后，重新访问网站时怎么保证还是登录状态（cookie作用）

将用户sessionID保存到持久cookie中，重新访问时，服务器从cookie中获取sessionID信息。

谈谈网页登录模块里记住我这个功能？

通过cookie保存加密后的用户名和密码。

参考一：COOKIE和SESSION有什么区别？

TCP四次挥手，为什么是四次，一定要是四次吗？后两次可否去掉？

• 不一定是四次，
• 如果去掉第2次挥手。试想有一种情况，当Client发送了FIN报文给Server，而Server这时候还想传递一些信息给客户端，如果没有第二次握手，Server这时候直接发送剩下的数据，那客户端怎么知道Server是否收到了自己发送的关闭请求呢？如果Client知道Server接收到了自己发送的关闭报文，那Client可以大胆的接收Server发送的剩余数据，因为它知道Server不会消耗太多的时间在剩余数据上。如果Client不知道Server有没有真正收到的关闭报文，那它自己难免会忐忑，自己在接收Server传递的剩余数据的同时，要不要再次发送新的关闭报文呢？亦或者一直等待Server端的ACK，那万一Server端没有收到FIN，也不会发送ACK，那是强制关闭还是一直等待呢？

四次挥手：

• 第一次挥手。client主动发起关闭连接请求
• 第二次挥手。server告诉client收到连接关闭请求
• 第三次挥手。server主动发起关闭连接请求
• 第四次挥手。client告诉server收到连接关闭请求

第四次挥手，发送ACK包后等待2MSL：

• MSL：报文最大生成时间，超过这个时间任何报文都会丢弃。
• 等待2MSL时间目的：client发送ACK包，server等待MSL时间，如果没有收到ACK包，那么server重新发送FIN给client；如果client等待2MSL时间都没有收到server的FIN包，说明server已经关闭，那么client也随即关闭。

TCP三次握手，两次握手会怎么样？

• 第三次握手可以去掉，但是会出现问题
• “已失效的连接请求报文段”的产生在这样一种情况下：client发出的第一个连接请求报文段并没有丢失，而是在某个网络结点长时间的滞留了，以致延误到连接释放以后的某个时间才到达server。本来这是一个早已失效的报文段。但server收到此失效的连接请求报文段后，就误认为是client再次发出的一个新的连接请求。于是就向client发出确认报文段，同意建立连接。假设不采用“三次握手”，那么只要server发出确认，新的连接就建立了。由于现在client并没有发出建立连接的请求，因此不会理睬server的确认，也不会向server发送数据。但server却以为新的运输连接已经建立，并一直等待client发来数据。这样，server的很多资源就白白浪费掉了。采用“三次握手”的办法可以防止上述现象发生。例如刚才那种情况，client不会向server的确认发出确认。server由于收不到确认，就知道client并没有要求建立连接。”。主要目的防止server端一直等待，浪费资源。

参考一：TCP三次握手和四次挥手全过程及为什么要三次握手解答

访问www.meitu.com网站，从浏览器发出访问到返回页面的整个过程

1. 浏览器查找域名对应的IP地址。按序查找DNS缓存，1）浏览器缓存，2）系统缓存，3）路由器缓存，4）DNS服务器缓存，5）根域名服务器递归查询
2. 与服务器建立TCP连接。
3. 浏览器给服务器发送一条HTTP请求。
4. 服务器处理请求。
5. 服务器返回一个HTML响应。
6. 浏览器开始渲染HTML

说说ARP协议，NAT协议，DHCP协议，局域网是怎么通信的？

• ARP：地址解析协议，根据IP获取MAC地址，用于局域网，处于数据链路层。
• NAT：网络地址转换协议，内网IP映射到外网IP，缓解可用IP地址枯竭的问题。
• DHCP：动态主机配置协议，给内网自动分配IP地址。

IP地址和MAC地址区别

1. IP可变，MAC不可变
2. 长度不同。IP为32位，MAC为48位
3. 分配依据不同。IP分配基于网络拓扑，MAC分配基于制造商
4. 寻址协议层不同。IP位于网络层，MAC位于数据链路层

DNS的过程

DNS：域名系统

• 根域。“.”
• 一级域（顶级域）。com.，net.等

向www.baidu.com发起DNS

1. 本机向local dns请求www.baidu.com
2. local dns向根域请求www.baidu.com，根域返回com.域（一级域）的服务器IP
3. 向com.域请求www.baidu.com，com.域返回baidu.com域的服务器IP
4. 向baidu.com请求www.baidu.com，返回cname www.a.shifen.com和a.shifen.com域的服务器IP
5. 向root域请求www.a.shifen.com
6. 向com.域请求www.a.shife.com
7. 向shifen.com请求
8. 向a.shifen.com域请求
9. 拿到www.a.shifen.com的IP
10. local dns返回本机www.baidu.com cname www.a.shifen.com 以及 www.a.shifen.com的IP

参考一：DNS解析过程详解

翻墙怎么实现，内部机制

针对不同的上网限制手段，使用不同的翻墙方法：

• DNS污染和劫持。1）使用其他的DNS服务器，2）修改host文件，直接IP访问。
• 封锁IP。1）使用国外未被封锁的IP搭建VPS，然后连上该VPS，2）HTTP代理（VPN），客户端请求代理服务器，代理服务器请求目标服务器。3）socks代理（Shadowsocks），socks是会话层协议，通过socks代理服务器访问。

vps：虚拟专用服务器

vpn：虚拟专用网络

ssh：secure shell

ssl：安全套接层

参考一：上网限制和翻墙基本原理