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TCP的三次握手

四次挥手

应用层协议 – DNS域名解析

在浏览器键入URL后执行的全过程

TCP头和UDP头

TCP和UDP的区别

SYN攻击）">如何防止TCP泛洪攻击？（大量的半连接状态，特别是源IP地址是随机的->SYN攻击）

ping是通过什么协议实现的？

如何实现UDP的可靠传输？

HTTP请求报文

 HTTP响应报文格式

HTTP方法

HTTP状态码

长连接与短连接

cookie

HTTPS是如何建立连接的？其间交互了什么？

Session的工作原理

cookie和session的区别

流量控制：

TCP可靠传输的实现

五层模型

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TCP的三次握手

假设A为客户端，B为服务器端。

• 首先B处于LISTEN（监听）状态， 等待客户的连接请求。
• 第一次握手：A向B发送连接请求报文，SYN=1，选择一个初始的序号x,并进入SYN_SENT(同步已发送)状态，等待服务器确认。SYN：同步序列编号。
• 第二次握手：B收到连接请求报文，如果同意建立连接，则向A发送连接确认报文，SYN=1，ACK=1，确认号（ack）为x+1,同时也选择一个初始的序号y。此时服务器进入SYN_RECV(同步接收)状态。
• 第三次握手：A收到B的连接确认报文后，还要向B发出确认，确认号为y+1,序列号为x+1。B收到A的确认后，连接建立，客户端和服务器进入ESTAB_LISHED（已建立连接）状态。

三次握手的原因

第三次握手是为了防止失效的连接请求到达服务器，让服务器错误打开连接。

客户端发送的连接请求如果在网络中滞留，那么就会隔很长一段时间才能收到服务器端发回的连接确认。客户端等待一个超时重传时间之后，就会重新请求连接。但是这个滞留的连接请求最后还是会到达服务器，如果不进行三次握手，那么服务器就会打开两个连接。如果有第三次握手，客户端会忽略服务器之后发送的对滞留连接请求的连接确认，不进行第三次握手，因此就不会再次打开连接。

四次挥手

TCP连接的释放一共需要四步，因此称为『四次挥手』。

我们知道，TCP连接是双向的，因此在四次挥手中，前两次挥手用于断开一个方向的连接，后两次挥手用于断开另一方向的连接。

第一次挥手

若A认为数据发送完成，则它需要向B发送连接释放请求。该请求只有报文头，头中携带的主要参数为：

FIN=1，序列号seq=u。此时，A将进入FIN-WAIT-1状态。

第二次挥手

B收到连接释放请求后，会通知相应的应用程序，告诉它A向B这个方向的连接已经释放。此时B进入CLOSE-WAIT状态，并向A发送连接释放的应答，其报文头包含：

ACK=1，seq=v，ack=u+1。

1. PS1：ACK=1：除TCP连接请求报文段以外，TCP通信过程中所有数据报的ACK都为1，表示应答。
2. PS2：seq=v，v-1是B向A发送的最后一个字节的序号。
3. PS3：ack=u+1表示希望收到从第u+1个字节开始的报文段，并且已经成功接收了前u个字节。

A收到该应答，进入FIN-WAIT-2状态，等待B发送连接释放请求。

第二次挥手完成后，A到B方向的连接已经释放，B不会再接收数据，A也不会再发送数据。但B到A方向的连接仍然存在，B可以继续向A发送数据。

第三次挥手

当B向A发完所有数据后，向A发送连接释放请求，请求头：FIN=1，ACK=1，seq=w，ack=u+1。B便进入LAST-ACK状态。

第四次挥手

A收到释放请求后，向B发送确认应答，此时A进入TIME-WAIT状态。该状态会持续2MSL时间，若该时间段内没有B的重发请求的话，就进入CLOSED状态，撤销TCB。当B收到确认应答后，也便进入CLOSED状态，撤销TCB。

为什么A要先进入TIME-WAIT状态，等待2MSL时间后才进入CLOSED状态？

为了保证B能收到A的确认应答。

若A发完确认应答后直接进入CLOSED状态，那么如果该应答丢失，B等待超时后就会重新发送连接释放请求，但此时A已经关闭了，不会作出任何响应，因此B永远无法正常关闭。

应用层协议 – DNS域名解析

面试汇总(四)：计算机网络常见面试总结(二)_Oliverfly1的博客-CSDN博客

域名解析过程：

（1）浏览器搜索自己的DNS缓存，缓存中维护了一张域名和IP地址的对应表

（2）若没有则搜索 *** 作系统的DNS缓存

（3）若没有则 *** 作系统将域名发送到本地域名服务器,本地域名服务器在自己的DNS缓存查找（递归查询）

（4）若没有则通过以下方式查找（递归查询/迭代查询）

1. 本地域名服务器向根域名服务器发送请求，根域名服务器返回某一顶级服务器（如.com、.cn、.org）域名地址
2. 本地域名服务器向com域顶级域名发送请求，com域顶级域名服务器返回权限域名服务器地址
3. 本地域名服务器向权限域名服务器发送请求，得到IP地址

（5）本地域名将得到的IP地址返回 *** 作系统，同时自己也将IP地址缓存起来

（6） *** 作系统得到IP地址返回给浏览器，同时自己也将IP地址缓存起来

（7）浏览器得到IP地址

在浏览器键入URL后执行的全过程

• 解析DNS

浏览器根据url查询对应的IP地址，分别查询浏览器缓存、系统缓存、路由器缓存、IPS服务器缓存、根域名服务器缓存、顶级域名服务器缓存，查到即直接返回

• TCP连接

与服务器进行三次握手，建立tcp连接

• 发送HTTP请求

浏览器发送http请求给服务器

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

四次挥手，浏览器释放tcp连接

说法二：

（1）应用层，通过DNS进行域名解析出IP地址，并发送HTTP请求

（2）传输层，为了传输方便，传输层选择协议（TCP协议或者UDP协议）对从应用层收到的数据（HTTP请求报文）进行封装（对收到的数据进行分割，并在各个报文上打上标记序号及端口号）后转发给网络层。

（3）网络层，通过IP协议将IP地址封装为IP数据报，此时会使用ARP协议主机发送信息时会将包含目标IP地址信息ARP请求广播到网络上所有的主机，并接受返回消息，以此确定目标的物理地址，找到目的的MAC地址

（4）把网络层交下来的IP数据添加首部和尾部，封装为MAC帧，根据目的MAC地址建立TCP连接（三次握手）

（5）物理层，数据封装成帧后发到传输介质上，到达目的主机后每层协议再剥掉相应的首部，最后将应用层数据交给应用程序处理。

说法三：

面试汇总(四)：计算机网络常见面试总结(二)_Oliverfly1的博客-CSDN博客

浏览器中输入URL： 浏览器要将URL解析为IP地址，解析域名就要用到DNS协议，首先主机会查询DNS的缓存，如果没有就给本地DNS发送查询请求。DNS查询分为两种方式，一种是递归查询，一种是迭代查询。如果是迭代查询，本地的DNS服务器，向根域名服务器发送查询请求，根域名服务器告知该域名的一级域名服务器，然后本地服务器给该一级域名服务器发送查询请求，然后依次类推直到查询到该域名的IP地址。DNS服务器是基于UDP的，因此会用到UDP协议。

  得到IP地址后，浏览器就要与服务器建立一个http连接。因此要用到http协议，http协议报文格式上面已经提到。http生成一个get请求报文，将该报文传给TCP层处理，所以还会用到TCP协议。如果采用https还会使用https协议先对http数据进行加密。TCP层如果有需要先将HTTP数据包分片，分片依据路径MTU和MSS。TCP的数据包然后会发送给IP层，用到IP协议。IP层通过路由选路，一跳一跳发送到目的地址。当然在一个网段内的寻址是通过以太网协议实现(也可以是其他物理层协议，比如PPP，SLIP)，以太网协议需要直到目的IP地址的物理地址，又需要ARP协议。

作用：

1. 应用层是体系结构中的最高层。
2. 传输层的任务就是负责主机中两个进程之间的通信。
3. 网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信。
4. 数据链路层的任务是将在网络层交下来的IP数据报组装成帧，在两个相邻结点间的链路上传送以帧为单位的数据。
5. 物理层的任务就是透明地传送比特流。

TCP头和UDP头

1. TCP头（定长20字节）

• 源/目的端口号: 表示数据是从哪个进程来, 到哪个进程去;
• 32位序号/32位确认号: 不一定从0开始（作用：保证确认应答；保证数据按序到达；去重）
• 4位TCP报头长度: 表示该TCP头部有多少个32位bit(有多少个4字节); 所以TCP报头最大长度是15 * 4 = 60 字节
• 6位标志位:

         URG: 紧急指针是否有效

         ACK: 确认号是否有效

         PSH: 提示接收端应用程序立刻从TCP缓冲区把数据读走

         RST: 对方要求重新建立连接; 我们把携带RST标识的称为复位报文段

         SYN: 请求建立连接; 我们把携带SYN标识的称为同步报文段

         FIN: 通知对方, 本端要关闭了, 我们称携带FIN标识的为结束报文段

• 16位窗口大小: 接收缓冲区剩余的空间大小
• 16位校验和: 发送端填充, CRC校验. 接收端校验不通过, 则认为数据有问题. 此处的检验和不光包含TCP 首部, 也包含TCP数据部分.
• 16位紧急指针: 标识哪部分数据是紧急数据;

2.UDP头（8字节）

•  16位UDP长度，表示整个数据报（UDP首部+UDP数据）的最大长度；
• 如果校验和出错，就会直接丢弃。

TCP和UDP的区别

TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）

UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）

• TCP是面向连接的，UDP是无连接的；
• TCP可靠服务。通过TCP连接传送的数据、无差错、不丢失、不重复且按序到达->适合大数据量的交换，UDP尽最大努力交付。即不保证可靠传输交付；
• TCP面向字节流，UDP面向报文。并且网络出现拥塞不会使得发送速率降低（因此会出现丢包对实时的应用比如IP电话和视频会议等）；
• TCP只能是点对点的，UDP支持1对1，1对多；
• TCP的首部较大，为20字节，UDP只有8字节；
• TCP保证数据顺序，UDP不保证数据顺序；
• TCP对系统资源的要求比较多，UDP资源少，处理快。

如何防止TCP泛洪攻击？（大量的半连接状态，特别是源IP地址是随机的->SYN攻击）

防范措施：

• 降低SYN-timeout时间，使得主机尽快释放半连接状态
• 采用SYN cookie设置，如果短时间内收到某个IP的重复SYN请求，则认为收到了该IP的攻击，丢弃来自该IP的后续请求报文
• 在网关处设置过滤，拒绝将一个源IP地址不属于其来源子网的包进行更远的路由

ping是通过什么协议实现的？

ICMP

如何实现UDP的可靠传输？

• 传输层无法保证数据的可靠传输，只能通过应用层（超时重传、滑动窗口）来实现
• 开源程序：RUDP、RTP、UDP

HTTP请求报文

http的优缺点：优点：无状态、明文传输

                        缺点：不安全

 

 HTTP响应报文格式

HTTP方法

1. GET：获取资源，在网络请求中，绝大部分使用的是GET方法
2. HEAD：获取报文首部，主要用于确认URL的有效性以及资源更新的日期等。
3. POST：传输实体主体，POST主要用于传输数据，而GET主要用于获取数据
4. PUT：上传文件，由于自身布袋验证机制，任何人都可以上传文件，因此存在安全性问题，一般不使用此方法。
5. DELETE：删除文件，与PUT功能相反，并且同样不带验证机制。
6. CONNECT：要求与代理服务器通信时建立隧道，使用 SSL（Secure Sockets Layer，安全套接层）和 TLS（Transport Layer Security，传输层安全）协议把通信内容加密后经网络隧道传输。

HTTP状态码

1. 100：表明响应正常，客户端应继续执行后续 *** 作。
2. 200：正常处理请求并相应
3. 3XX：重定向，资源位置发生变动，需要客户端重新发送请求。
   1. 301：永久性重定向，请求的资源已被永久的移动到新URI，返回信息会包括新的URI，浏览器会自动定向到新URI。今后任何新的请求都应使用新的URI代替。
   2. 302：临时性重定向，与301类似。但资源只是临时被移动。客户端应继续使用原有URI
   3. 304：未修改。表示请求的资源为修改，应该直接从浏览器缓存中取数据。
4. 4XX：客户端错误
   1. 400：请求报文中存在语法错误
   2. 403：请求被拒绝
   3. 404：Not Found，不存在页面
5. 5XX：服务器错误
   1. 500：服务器内部错误
   2. 503：服务器暂时出于超负荷或正在进行停机维护，现在无法处理请求

长连接与短连接

长连接只需要建立一次 TCP 连接就能进行多次 HTTP 通信。

1. 从 HTTP/1.1 开始默认是长连接的，如果要断开连接，需要由客户端或者服务器端提出断开，使用 Connection : close；
2. 在 HTTP/1.0 默认是短连接的，如果需要使用长连接，则使用 Connection : Keep-Alive。

cookie

HTTP 协议是无状态的，主要是为了让 HTTP 协议尽可能简单，使得它能够处理大量事务。HTTP/1.1 引入 cookie 来保存状态信息。

cookie 是服务器发送到用户浏览器并保存在本地的一小块数据，它会在浏览器之后向同一服务器再次发起请求时被携带上，用于告知服务端两个请求是否来自同一浏览器。

用途

1. 会话状态管理（如用户登录状态、购物车、游戏分数或其它需要记录的信息）
2. 个性化设置（如用户自定义设置、主题等）
3. 浏览器行为跟踪（如跟踪分析用户行为等）

HTTPS是如何建立连接的？其间交互了什么？

• 首先建立TCP连接：三次握手
• 然后建立SSL/TLS连接
• 发送HTTP请求

Session的工作原理

• 写入Session列表
• 服务器生成并发送cookie
• 客户端接收并发送cookie
• 从Session列表中查找

cookie和session的区别

cookie作用于客户端，Session作用于服务器端

cookie包含键              Session包含session id

流量控制：

• 停止等待协议（超时重传）
• 滑动窗口协议（位于发送窗口内的分组都可连续发送出去，而不需等待对方的确认）
• 累积确认：序号、窗口大小、序号累加索引不同

TCP可靠传输的实现

• 以字节为单位的滑动窗口
• 超时重传的选择
• 选择确认SACK

拥塞控制：

• 慢开始 、拥塞避免、快重传、快恢复

五层模型