计算机网络总结

1.TCP/IP 网络分层模型

1. 第一层叫“链接层”（link layer），负责在以太网、WiFi 这样的底层网络上发送原始数据包，工作在网卡这个层次上，使用 MAC 地址来标记网络上的设备。
2. 第二层叫“网际层”（internet layer），IP 协议就处在网际层。用 IP 地址取代 MAC 地址，把许多局域网、广域网连接成一个虚拟的巨大网络，如果要在这个网络里找设备则要把 IP 地址“翻译”成 MAC 地址。
3. 第三层叫“传输层”（transport layer），负责在 IP 地址标记的两点之间“可靠”地传输数据，是 TCP 协议和 UDP 协议 这两个传输层协议工作的层次。

特性\传输层协议	TCP	UDP
是否是有状态的协议？	是	不是
是否需要事先建立连接	需要	不需要
数据的形式	连续的字节流，有先后顺序	分散的数据包，顺序发乱序收

1. 第四层叫“应用层”（application layer），负责面向具体的应用传输数据，应用层有面向具体应用的各种协议，HTTP 协议就在这一层，还有一些例如 FTP 协议、SSH 协议 等等。

2.OSI 网络分层模型

1. 第一层：物理层，网络的物理形式，例如电缆、光纤、网卡、集线器等等；
2. 第二层：数据链路层，它基本相当于 TCP/IP 的链接层，负责在底层网络上发送原始数据包，工作在物理层之上，使用MAC地址标记网络中的设备；
3. 第三层：网络层，相当于 TCP/IP 里的网际层，用IP地址取代MAC地址，将许多局域网、广域网连接成一张虚拟的巨大网络；
4. 第四层：传输层，相当于 TCP/IP 里的传输层，负责在IP地址标记的两点之间可靠的传输数据；
5. 第五层：会话层，维护网络中的连接状态，即保持会话和同步；
6. 第六层：表示层，把数据转换为合适、可理解的语法和语义；
7. 第七层：应用层，面向具体的应用传输数据。

3.OSI 网络分层模型 到 TCP/IP网络分层模型 的映射关系

1. 第一层：物理层，TCP/IP 里无对应；
2. 第二层：数据链路层，对应 TCP/IP 的链接层；
3. 第三层：网络层，对应 TCP/IP 的网际层；
4. 第四层：传输层，对应 TCP/IP 的传输层；
5. 第五、六、七层：统一对应到 TCP/IP 的应用层。

“四层”和“七层”到底是什么？“五层”“六层”哪去了？

• 四层七层是OSI分层模型里的第四层传输层和第七层应用层。OSI把五六七层分太细，实际上五层会话层和六层表示层通常和具体应用联系非常紧密，不好分开，他们三层映射到TCP/IP 网络分层模型中都是应用层，比如说HTTP 协议就同时包含了连接管理和数据格式定义。

4.TCP/IP 协议栈的工作方式

问的也就是HTTP 协议利用 TCP/IP 协议栈传输数据的过程。HTTP协议利用TCP/IP协议栈传输数据分为发送和接受。

1. 发送过程：通过协议栈逐层向下，每一层都添加该层的专有头，逐层打包，由下层把数据发送出去。

1. 1. 浏览器显示了一个页面，你点击了一个链接，浏览器使用应用的端口号发起一个HTTP请求
   2. 然后加TCP头，记录了源端口号和目的端口号（一般是80）
   3. 然后加IP头，记录源IP地址和目标IP地址
   4. 然后加MAC头，记录下源MAC地址和目标MAC地址
   5. 然后就通过下层的网口发送出去了

1. 接受过程：通过协议栈逐层向上，每一层都拆掉该层的专有头，逐层拆包，由上层接收本来的数据。

1. 1. 一个网口经过了一个网络包，把它拿进来交给网络包处理程序来处理
   2. 拆掉二层头，看看MAC地址跟自己的是不是相符，如果不相符，那不管它；如果MAC地址相符，继续拆三层头
   3. 拆掉三层头，看看IP地址跟自己的是不是相符，如果不相符，说明自己只是这个数据包的一个中转站，那我们把MAC地址更改，转发出去；如果IP地址相符，根据IP头里的标示知道四层是TCP地址还是UDP地址，我们假设是TCP的
   4. 拆掉四层头，看看这是个请求还是应答还是一个正常的数据包，如果是发起或应答那可能接下来要发一个回复包；如果是一个正常的数据包，就要交给上层来处理，网络包处理程序是不能拆七层头的，那么根据TCP头里的端口号交给对应的应用
   5. 应用拿到数据包想做什么处理就做什么处理，那就是应用的事了，比如说这个应用是浏览器，那浏览器当然是解析数据包（假设里面传送的是HTML），然后把页面显示出来

MAC地址的局限性和IP地址的连接性：因特网把各种网络连接起来，每个网络都使用不同的MAC地址，如果异构网络要互相通信就必须进行复杂的MAC地址转换工作，于是统一的IP地址把这个复杂问题解决了。IP地址本质上是终点地址，而MAC地址则是下一跳的地址，每跳过一次路由器都会改变。

5.DNS 协议

DNS(Domain Name System)域名系统

• 概念：域名使用字符串来代替 IP 地址，方便用户记忆，本质上一个名字空间系统；最右边是顶级域名，然后是二级域名，最左边是主机名。

域名解析过程

• 像IP地址转换成MAC地址才能访问主机一样，域名也需要转换成IP地址，这就是域名解析。

假设在浏览器输入www.baidu.com会发生的DNS解析过程

1. 首先浏览器搜索自己的DNS缓存，若有就直接用，
2. 若没有，则搜索操作系统中的DNS缓存和hosts文件 ，若有就直接用，
3. 若没有，则操作系统将域名发送至本地域名服务器（本地DNS） （一般是 移动/电信/联通 的某个机房内），本地DNS查询自己的DNS缓存，查找成功则返回结果，
4. 若没有，本地DNS就去询问根DNS，根DNS不直接用于域名解析，但会返回对应的顶级DNS的地址（www.baidu.com就是**".com"顶级DNS**），
5. 本地DNS于是转向去问顶级DNS，顶级DNS如果能解析则返回对应的IP地址给本地DNS，如果没有则会返回对应的权威DNS给本地DNS（www.baidu.com就是**"baidu.com"权威DNS**）
6. 本地DNS于是转向去问权威DNS，一般权威DNS就会返回IP地址给本地DNS了，同时自己也将IP地址缓存起来
7. 操作系统将 IP 地址返回给浏览器，同时自己也将IP地址缓存起来
8. 浏览器得到域名对应的IP地址

HTTPDNS方案：为移动端量身定做的的基于 HTTP协议+域名解析 的流量调度方案（面试装逼用）

国内运营商的本地DNS存在一些问题使得用户造成访问异常，为此有了HTTPDNS作为为移动端量身定做的基于 HTTP协议和域名解析 的流量调度方案：

1. 域名缓存问题：当本地DNS的缓存更新速度不及时且该域名已经指向其他IP了这就会导致用户访问异常。还有有的运营商会把静态页面缓存到自己的DNS服务器内加快访问速度，但是如果页面更新那用户只能访问到老页面。（HTTPDNS服务器可以自由掌控缓存更新速度）
2. 域名转发问题：小运营商为了节约资源自己不做域名递归解析，转发给其他运营商来做，这就导致用户流量被导向了权威DNS专为其他运营商部署的服务器节点（IDC）上，用户的流量跨域、访问变慢。（HTTPDNS放弃DNS协议而是使用HTTP协议使得用户只需一次http请求即可完成域名解析）
3. NAT问题：本地DNS在进行递归时由于网络上存在一些网关会做NAT（网络地址转换），权威DNS收到的域名解析请求源IP被修改，用户流量调度错误、访问变慢。（HTTPDNS服务器由于直接获取了用户的源IP所以可以实现精准的流量调度）

以上问题都可以被HTTPDNS方案解决，HTTPDNS服务器可以自由掌控缓存更新速度，HTTPDNS放弃DNS协议而是使用HTTP协议使得用户只需一次http请求即可完成域名解析，HTTPDNS服务器由于直接获取了用户的源IP所以可以实现精准的流量调度。

6.UDP协议

UDP 包头格式

UDP包头：源端口号、目标端口号、长度、校验和、数据。

UDP 的三大使用场景

1. 需要资源少，在网络情况比较好的内网，或者对于丢包不敏感的应用。
2. 第二，不需要一对一沟通，建立连接，而是可以广播的应用。
3. 第三，需要处理速度快，时延低，可以容忍少数丢包，即便网络拥塞，UDP依然保持发送速度，而TCP的拥塞控制策略会降低发送速度，这使用户更卡。
4. 实际使用场景：

1. 1. **网页或者 APP 的访问（HTTP3）QUIC协议（Quick UDP Internet Connections 快速 UDP 互联网连接）**是 Google 提出的基于 UDP 改进的通信协议，其目的是降低网络通信的延迟，提供更好的用户互动体验。
   2. 流媒体的协议（直播领域） ：TCP 协议在网络不好时会主动降低发送速度，这对本来就卡的看直播来讲是是不能接受的，应该应用层马上重传，而不是主动让步。因而，很多直播应用，都基于 UDP 实现了自己的视频传输协议。
   3. 实时游戏（游戏领域） ：在游戏中如果出现一个数据包丢失，客户端所有事情都需要停下来等待这个数据包重发，然而玩家并不那么关心过期的数据，团战中多卡一秒都可能会死。对实时要求较为严格的游戏，会采用自定义的可靠 UDP 协议，自定义重传策略，把丢包产生的延迟降到最低，尽量减少网络问题对游戏性造成的影响。

7.TCP协议

TCP 包头格式

TCP 包头：源端口号、目标端口号、序号seq、确认序号ack、首部长度、状态位、窗口大小rwnd、校验和、紧急指针、选项

1. 确认序号ack：我想要收到的下一个序号
2. 首部长度：就是TCP头的长度
3. 保留：6位，没有意义，说不定以后的时代会将保留位更改为有意义的位置。
4. 状态位

1. 1. 确认标志位ACK：置为1时表明连接状态，0时无效。连接建立后ACK必须置为1
   2. 同步标志位SYN：置为1表明是连接请求报文段，此时不能携带数据
   3. 终止标志位FIN：置为1时表明该主机要释放TCP连接
   4. 复位标志位RST：置为1时表明TCP连接出现异常，需要释放连接重新建立连接
   5. 推送标志位PSH：置为1时，接收方收到会将接受缓存中报文全部上交应用进程，不再等待接受缓存填满。
   6. 紧急标志位URG：置为1时紧急指针有效，0时无效。

1. 窗口大小rwnd：接收方的接受窗口大小
2. 校验和：用来检查TCP报文是否出现误码
3. 紧急指针：表示数据中前n位为紧急数据，发送方会将紧急数据插在发送缓存的最前面立刻封装一个报文发送，接收方则会立刻将紧急数据上交应用进程
4. 选项：最大40字节，可用来增加TCP功能

TCP连接建立

1. 客户端和服务端一开始都处于 关闭 状态
2. 服务端开始 监听 某个端口
3. 客户端发送TCP连接请求报文段，客户端就进入 同步已发送 状态了（报文首部中 同步状态位SYN=1 序号seq=x）
4. 服务器收到TCP连接请求报文段后，发送TCP连接请求确认报文段，服务端就进入 同步已接收 状态了（报文首部中 同步状态位SYN=1 确认状态位ACK=1 序号seq=y 确认序号ack=x+1）
5. 客户端收到TCP连接请求确认报文段后，进入 连接已建立 状态，发送一个普通的TCP确认报文段（报文首部中确认状态位ACK=1 序号seq=x+1 确认序号ack=y+1）
6. 客户端收到TCP确认报文段后也进入连接已建立状态

• 为什么是三次握手？

• • 正因为是三次握手，对于客户端和服务端来说他们都经历了至少一收一发，就确定对方可以收到自己的消息了，这就保证了两端都可以正常收发消息
  • 如果是两次握手，不仅服务端不能确认对方能不能收到自己的消息，而且还可能导致释放连接后服务端又收到了失效的连接请求，就进入 连接已建立 状态无法退出，很耗资源。
  • 如果是四次握手，那就造成了浪费，因为三次握手已经可以保证两端都可以正常收发消息了

TCP连接释放

1. 客户端和服务端都处于 连接已建立 状态
2. 客户端发送TCP连接释放报文段，客户端进入 终止等待1 状态（报文首部 终止状态位FIN=1 确认状态位ACK=1 序号seq=u 确认序号ack=v）
3. 服务端收到TCP连接释放报文段，发送一个普通确认报文段，服务端进入 关闭等待 状态（报文首部 确认状态位ACK=1 序号seq=v 确认序号ack=u+1，）
4. 客户端收到普通确认报文段后进入 终止等待2 状态，此时 客户端->服务端 这个方向的连接就释放了，但服务端仍然可以向客户端发送数据
5. 服务端没有数据发送后，发送TCP连接释放报文段，服务端进入 最后确认 状态（报文首部 终止状态位FIN=1 确认状态位ACK=1 序号seq=w 确认序号ack=u+1）
6. 客户端收到TCP连接释放报文段后发送普通确认报文段，并进入2MSL时间的等待然后进入 关闭 状态（报文首部 确认状态位ACK=1 序号seq=u+1 确认序号ack=w+1）
7. 服务端收到普通确认报文段后进入关闭状态

• 第四次挥手为什么要等待2MSL？

1. 1. 保证服务端可以接收到最后一个普通确认报文段从而关闭，否则如果客户端不等2MSL直接关闭，那么如果服务端没有收到普通确认报文段就会一直重传TCP连接释放报文段，卡在最终确认状态没法关闭了
   2. 2MSL时间可以使本次连接中产生的所有报文段都从网络中消失，这样就可以使下一个TCP连接中不会出现旧连接中的报文段

TCP的可靠性保证

TCP基于以字节为单位的滑动窗口来实现可靠传输

1. 待发送字节流分为4个部分：已发送已确认的部分、已发送未确认的部分、未发送可发送的部分、未发送不可发送的部分

发送窗口由第2第3部分组成，且会根据TCP确认报文段中的确认序号ack和窗口大小rwnd沿待发送字节流向后滑动

1. 待接收字节流分为4个部分：已交付上层的部分、已接收未交付上层的部分、可接收的部分，不可接收的部分

接收窗口就是可接受部分，当接收方处理不过来的时候接收窗口就会减小，这就是流量控制

1. 累计确认就是接收方表示确认序号ack之前的数据都已经接收
2. 顺序问题：发生顺序问题时一般做法是在接收窗口中保留不按序到达的数据，等待缺失的字节收到后再按序交付上层
3. 丢包问题

1. 1. 第一种解决方法是超时重传，发送窗口中已发送未确认的数据迟迟未确认就会触发超时重传，并重新启动重传计时器
   2. 第二种解决方法是快重传，接收方如果发现丢包了，那就发送3个重复的确认报文段，发送方收到后立马重传对应的数据包
   3. 第三种解决方法是SACK选项，接收方在确认报文段中会报告最近接收的不连续的数据块，那发送方就会重传丢的包

1. 流量控制：就是让发送方的发送速度不能太快，让接收方来得及接收，这是利用滑动窗口机制实现的。缓存区域存放的都是基于字节流的数据，当接收方处理不过来的时候就要减小接收窗口的大小，甚至设置为0。接收窗口不为0后，接收方会发一个报文通知发送方，为防止死锁，发送方也会启用一个定时器，每隔一段时间确认一遍接收窗口的大小是否改变。
2. 拥塞控制：如果网络非常拥堵，此时再发送的报文段超过了最大生存时间也到达不了接收方，就会产生丢包问题。为此TCP协议引入了慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复这四种拥塞控制算法。

1. 1. 当拥塞窗口cwnd小于慢开始门限ssthresh时，采用慢开始算法，即发送方每收到一个对新报文段的确认就将拥塞窗口+1，相当于每一传输轮次若没出现拥塞则将拥塞窗口大小扩大为两倍**；当拥塞窗口cwnd大于慢开始门限ssthresh时，采用拥塞避免算法，每一传输轮次若没出现拥塞则将拥塞窗口+1；当发生拥塞即超时重传**时，将慢开始门限更新为拥塞窗口的一半，并将拥塞窗口减小为1重新开始执行满开始算法。
   2. 个别报文段的丢失不代表网络发生了拥塞，没必要将拥塞窗口减为1降低传输效率，所以当发生个别报文段的丢失时采用快重传算法和快恢复算法，当接收方收到失序的报文段时不等累计确认立刻发送确认报文段，当发送方收到三个重复的确认报文段时立刻重发该报文段，之后就不会触发该报文段的超时重传，同时发送方将慢开始门限和拥塞窗口更新为拥塞窗口的一半。

8.TCP 和 UDP 有哪些区别？

• TCP 是面向连接的，UDP 是面向无连接的。
• 在互通之前，面向连接的协议会先建立连接。例如，TCP 会三次握手，而 UDP 不会。所谓的建立连接，是为了在客户端和服务端维护连接，而建立一定的数据结构来维护双方交互的状态，用这样的数据结构来保证所谓的面向连接的特性。
• 例如，TCP 提供可靠交付。通过 TCP 连接传输的数据，无差错、不丢失、不重复、并且按序到达。我们都知道 IP 包是没有任何可靠性保证的，一旦发出去，就像西天取经，走丢了、被妖怪吃了，都只能随它去。但是 TCP 号称能做到那个连接维护的程序做的事情，这个下两节我会详细描述。而UDP 继承了 IP 包的特性，不保证不丢失，不保证按顺序到达。
• 再如，TCP 是面向字节流的。发送的时候发的是一个流，没头没尾。IP 包可不是一个流，而是一个个的 IP 包。之所以变成了流，这也是 TCP 自己的状态维护做的事情。而UDP 继承了 IP 的特性，基于数据报的，一个一个地发，一个一个地收。
• 还有TCP 是可以有拥塞控制的。它意识到包丢弃了或者网络的环境不好了，就会根据情况调整自己的行为，看看是不是发快了，要不要发慢点。UDP 就不会，应用让我发，我就发，管它洪水滔天。
• 因而TCP 其实是一个有状态服务，错一点儿都不行。而 UDP 则是无状态服务,发出去就发出去了。

9.HTTP协议基础

HTTP协议简述

• 概念：HTTP 就是超文本传输协议，也就是HyperText Transfer Protocol，可以把它拆成三部分理解“超文本”“传输”和“协议”。

1. 1. 超文本：是文字、图片、音频和视频的混合体，并拥有“超链接”，能够从一个“超文本”跳跃到另一个“超文本”，形成网状的结构关系。
   2. 传输：意思是两点之间传输数据。
   3. 协议：意思是对行为的约定和规范。

• 综合来看HTTP 是一个对两点之间传输超文本数据的约定和规范。

HTTP报文

• “起始行 + 头部 + 空行 + 实体”

1. 起始行（start line）：请求行或是状态行

1. 1. 请求行格式：“请求方法 目标URI 协议版本号”
   2. 状态行格式：“协议版本号 状态码 原因”

1. 头部（header）：使用 key-value 详细说明报文；
2. 消息体（entity）：实际传输的数据

• HTTP 报文必须有 起始行和头部，在 header 之后必须要有一个 空行，可以没有 消息体

请求方法与幂等性

1. GET方法的含义是请求从服务器获取指定的URI 资源，可以搭配其他 头部 字段 实现对资源更精细的操作。

vbnet复制代码GET /10-1 HTTP/1.1
Host: www.chrono.com

1. POST方法的含义是向指定的URI 资源提交数据，数据就放在报文的 body 里。

makefile复制代码POST /10-2 HTTP/1.1
Host: www.chrono.com
Content-Length: 17POST DATA IS HERE

1. 幂等意思是多次执行相同的操作后结果是相同的，GET和HEAD这种只读显然幂等，DELETE多次删除同个资源结果都是资源不存在，PUT多次修改同一个资源显然也幂等，但POST每次都提交新数据就不幂等了。联系到SQL中，POST就像insert，PUT就像update。

安全是指请求方法不会对服务器上的资源造成修改。

POST和GET的区别：

• POST和GET的本质都是 TCP 链接，并无区别。但是由于 HTTP 的规定以及浏览器/服务器的限制，导致它们在应用过程中可能会有所不同。具体的有

1. 1. GET 用于获取资源，无副作用、安全且幂等，会被浏览器主动缓存；

POST 用于修改服务器上的资源，有副作用、不安全不幂等，除非手动设置否则不会被浏览器主动缓存

1. 1. GET的参数直接暴露在URL上，POST的参数放在消息体里不会暴露，但HTTP本身在网络上是明文传输的，所以GET和POST都不安全，除非用HTTPS。
   2. GET的参数数据类型必须是ASCII码字符，POST没有限制。
   3. 一个很有意思的事情是国外一篇博客说Ruby的net::HTTP库在使用POST方法时会 先将请求头和消息体分两个TCP数据包发送，我自己测试了我主机上的各个浏览器包括postman都没有看到这个现象，所以这应该是很少见的现象（这很好验证，我们写一个服务端，封装简单的HTTP处理方法，然后我们用浏览器或postman发一个post请求，然后抓包看一下就可以）。
   4. 虽然HTTP本身不限制URL的长度，但因为长url处理起来很耗资源所以浏览器和服务器为了性能和安全考虑（避免长url攻击）对 url 的长度有限制，所以 GET请求在URL中传送的参数是有长度限制的，而POST请求没有（一样可以验证一下HTTP不限制URL的长度，我们写个服务端让它在接收到请求时打印报文，然后用postman发送超过2k个字符的get请求，可以看到打印出来的url长度多少都没问题）。

URI和响应状态码

1. 1xx：指示信息--表示请求已接收，继续处理

100 ——客户端必须继续发出请求；101——客户端要求服务器转换 HTTP 协议版本。

1. 2xx：成功--表示请求已被成功接收、理解、接受

200——OK 204--请求收到，但返回信息为空；206——服务器已经完成了部分用户的 GET 请求

1. 3xx：重定向--信息不完整需要进一步补充

300——请求资源在多处可得到。301——永久重定向，隐式重定向。302 临时重定向，显示重定向。304——请求的资源没有改变，可以使用缓存。

1. 4xx：客户端错误--请求有语法错误或请求无法实现

401——未授权；403——禁止访问。 404——找不到；409——对当前资源状态，请求不能完成

1. 5xx：服务器端错误--服务器未能实现合法的请求

500 内部服务器错误，501 未实现， 502 网关错误，503 服务不可用，504 网关超时。

cookie和session

由于HTTP协议是无状态的协议，需要用某种机制来识具体的用户身份，用来跟踪用户的整个会话。常用的会话跟踪技术是cookie与session。

1. Cookie是一种通过在客户端记录信息确定用户身份的会话追踪技术

cookie的工作流程是

1. 1. 当浏览器访问一个支持cookie的网站时，浏览器会把个人信息提交至服务端；
   2. 然后服务端创建并保存对应的cookie并在响应请求时发回set-cookie，set-cookie放在响应报文的header中
   3. 浏览器收到响应之后将set-cookie保存
   4. 下次访问时浏览器将自动携带cookie发送至服务端，服务端通过cookie就能够知道用户的信息，从而动态生成相对应的内容。

      

1. session是一种通过在服务器端记录信息确定用户身份的会话追踪技术。

session的工作流程是

1. 1. 当客户端请求服务端时，服务端首先检查请求报文是否包含sessionid，如果包含则说明服务端已经为这个客户端创建过session，服务端就将对应的session检索出来使用
   2. 如果请求报文不包含sessionid，服务端就为这个客户端创建一个session，并且生成一个对应的sessionid存放到set-cookie中在本次响应中返回到客户端保存。
   3. 之后客户端每次请求都会带着sessionid，服务器根据sessionid就可以找到对应的session，从而知道用户的信息，动态生成相对应的内容。

cookie和session的区别？

1. 存储位置不同，cookie数据存储在客户端，session数据存储在服务端；
2. 隐私策略不同，cookie数据存储在客户端，所以对客户端可见，有信息泄露的风险，敏感信息最好不存放在cookie中，cookie也可以像google、baidu那样做一个加密，在服务端解密；而session数据存放在服务端，对客户端不可见，但是sessionid通过cookie存储，所以客户端仅能 看见sessionid
3. 存取类型不同，Cookie中只能保管ASCII码字符串，若要存储略微复杂的信息非常麻烦；而Session能够存储任何类型的数据，String、Integer、List、Map，也能够直接保管任何Java类和对象，使用起来十分方便。
4. 有效期不同，cookie 可设置为长时间保持，比如我们经常使用的默认登录功能，session 一般失效时间较短，客户端关闭或者 session 超时都会失效。
5. 浏览器支持的不同，Cookie是需要客户端浏览器支持的，如果客户端禁用了Cookie或者不支持Cookie，cookie就不能用了；但sessoin不会，虽然session更常见的实现是通过cookie传递sessionid的，但也可以在配置过后通过url传递sessionid

HTTP中请求应答过程（请求响应模型）

1. 浏览器：浏览器本质上是一个 HTTP 协议中的请求方
2. 服务器（Web server）

1. 1. 硬件含义就是物理形式或“云”形式的机器，在大多数情况下它可能不是一台服务器，而是利用反向代理、负载均衡等技术组成的庞大集群
   2. 软件含义的 Web 服务器就是提供 Web 服务的应用程序，通常会运行在硬件含义的服务器上。它利用强大的硬件能力响应海量的客户端 HTTP 请求，处理磁盘上的网页、图片等静态文件，或者把请求转发给后面的 Tomcat、Node.js 等业务应用，返回动态的信息。如Nignx，Tomcat，Jetty等
   3. 所谓的后端开发也是服务端开发

10.HTTPS

1. HTTPS概念：英文名是HTTP over SSL/TLS，HTTPS 的语法、语义仍然是 HTTP，但在 HTTP 下层的五层会话层换成了 SSL/TLS，默认端口从80调整为443。

SSL/TLS：SSL 即Secure Sockets Layer（安全套接层），由网景公司1994年开发的安全协议，处于OSI五层(会话层)，TLS·即Transport Layer Security（传输层安全），它是SSL的3.1版本。

1. 通信安全需要的四个必要特性

1. 1. **机密性（混合加密(对称+非对称)解决）**是指对数据的“保密”，只能由可信的人访问，对其他人是不可见的秘密，HTTP没有机密性所以wireshark抓包之后能清楚的看到传输的数据。

1. 1. 1. 对称加密是指加密解密使用同一把密钥，是“对称”的，只要保证了密钥的安全，那整个通信过程就可以说具有了机密性，常用的对称加密算法有AES和CHACHA20。
      2. 非对称加密是指使用“公钥”加密、“私钥”解密的加密方式，公钥的信任需要通过CA颁发的证书进行认证，接收方拥有自己的私有密钥，不需要通过传输获得。比较著名的非对称加密算法是基于“整数分解”问题的RSA算法，使用两个超大素数的乘积作为生成密钥的材料，想要从公钥推算出私钥非常困难；还有基于“椭圆曲线离散对数”问题的ECC算法，使用特定的曲线方程和基点生成密钥，其子算法ECDHE用于密钥交换，ECDSA用于数字签名。
      3. 混合加密是指混合使用对称加密和非对称加密的加密方式，之所以需要混合加密是因为非对称加密虽然安全但太慢了，在交换对称加密密钥阶段使用非对称加密，交换报文阶段使用对称加密。

1. 1. **完整性（摘要算法解决）**是指数据在传输过程中没有被修改。

**摘要算法**是指通过哈希函数将数据转换为固定长度的字符串，所以数据要配合摘要一起发送，为了防止数据和摘要一起被黑客修改，要保证机密性，使用密钥加密数据和摘要。

1. 1. **身份认证（数字签名解决）**是指保证消息只能发送给可信的人。
   2. **不可否认（数字签名解决）**是指不能否认已经发生过的行为。

数字签名使用非对称加密，但是是使用私钥加密，公钥解密，考虑非对称加密效率低，我们仅加密摘要，拿到数字签名后对比原文验证即可知道对方身份是否可信。

11.HTTP2

1. 二进制格式：HTTP1的解析是基于文本格式的，HTTP2的解析是基于二进制格式的，效率更高。
2. 帧与双向数据流：同时HTTP2引入帧和流的概念；帧就是HTTP2通信的最小消息单位，报文被分割为多个帧；**”流概念“**是存在于连接中的双向的虚拟通道，帧可以在拥有整数标识的流上进行双向传输，一个连接可以承载任意数量的流，所以多个帧之间可以乱序发送，根据帧首部的流标识重新组装。
3. 多路复用：HTTP1想要并发多个请求只能起多个TCP连接，而且浏览器对单个域名还有TCP连接数量的限制，HTTP2拥有流和帧后单个连接上就可以并发进行多个请求和响应，避免了HTTP1中的队头阻塞问题，极大地提升了性能。
4. 头部压缩：HTTP1的头字段太长了，而且每次都重复发送，非常浪费带宽，HTTP2使用特别的算法在客户端和服务端建立字典记录之前发送的键值对，这样就能用索引号代替重复字符串，压缩效率极高。
5. 服务端推送：HTTP1中服务端需要等待客户端请求才能被动响应，而HTTP2.0是允许服务端向客户端主动推送的。

12.HTTP3

1. 相比HTTP2的优化：HTTP2使用流和帧的概念实现了多路复用，但这只是在应用层的优化，并未完全解决队头阻塞问题，在TCP连接中一旦发生丢包就会阻塞住后续所有请求。因此，HTTP3将传输层的TCP协议换为了UDP协议，并引入QUIC协议使UDP实现了类似TCP的可靠传输，如果某个流丢包只会阻塞这个流而不会阻塞其他流。
2. QUIC 内含了 TLS1.3，只能加密通信，支持 0-RTT 快速建连；

13.Nginx

1. 概念：Nginx 是一款高性能的轻量级 Web服务器，它消耗的 CPU、内存很少。主要提供反向代理、负载均衡、动静分离(静态资源服务)等服务。
2. Nginx采用“进程池 + 单线程”的工作方式，消除了进程、线程切换的成本。
3. Nginx 基于 Linux内核的IO多路复用接口--epoll 实现了“I/O 多路复用” ，不会阻塞，性能很高；
4. Nginx 使用了“职责链”模式，多个模块分工合作，自由组合，流水线处理 HTTP 请求。

14.CDN（Content Delivery Network内容分发网络）

IDC是基础，纯物理硬件服务器服务；云平台是IDC基础上进行升级，服务器功能上再附加更多的综合服务；而CDN是基于IDC或者云平台的一种组网模式，通过分布于各地的缓存服务器，达到最快访问资源的目的。

1. 概念：由于客观地理距离的存在，直连网站访问速度会很慢，所以 CDN 构建了全国乃至全球级别的专网，网站使用了CDN服务后，用户再访问对应的域名则可以通过CDN将流量智能调度到就近的边缘节点，访问速度加快。
2. CDN的两个关键组成：全局负载均衡（GSLB）和缓存系统

1. 1. 全局负载均衡：在没加入CDN服务时，权威DNS返回网站自己的IP地址，加入之后，权威DNS就会返回CDN的GSLB，本地DNS再去访问GSLB就会得到GSLB智能调度的最佳边缘节点。用户因此得以访问就近的CDN缓存代理。
   2. 缓存系统：缓存系统存储了网站具体的内容，一般是静态资源，缓存命中则返回给用户，未命中则要回源，通过CDN的路径优化速度即使回源的速度也很快。

15.HTTP长连接和短连接

HTTP1.0默认使用的是短连接：浏览器和服务器每进行一次HTTP操作，就建立一次连接，任务结束就中断连接。

HTTP/1.1起，默认使用长连接：要使用长连接，客户端和服务器的HTTP首部的Connection都要设置为keep-alive，才能支持长连接。

HTTP长连接，指的是复用TCP连接。多个HTTP请求可以复用同一个TCP连接，这就节省了TCP连接建立和断开的消耗。