计算机网络

1. 经典网络分层

五层协议模型（TCP/IP模型）：分为物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。

七层协议模型（0SI 模型）：分为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

TCP和 UDP工作在传输层（第四层），主要是数据的传输和可靠性控制。TCP是一种面向连接的协议，提供可靠的数据传输、流量控制、拥塞控制等功能：UDP是一种无连接的协议，不保证数据传输的可靠性，但传输效率高。

HTTP工作在应用层（第七层），还有 HTTPS 和 GRPC。

2. TCP和UDP有什么特点，有什么区别

​ TCP和UDP是两种常见的传输层协议，他们有不同的特点和适用场景。

​ TCP 的特点是面向连接，可靠，面向字节流。它的适用场景是上传下载，HTTP请求。

​ UDP的特点是无连接，不可靠，面向报文。它的适用场景是音频/视频传输，实时游戏。

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引申：

1 .TCP如何做连接管理？

通过三次握手建立连接，通过四次挥手关闭连接。

2 . TCP是如何保证可靠的？

TCP 是通过序列号、确认应答、重传机制、流量控制以及滑动窗口等机制实现可靠性传输的。

​ TCP通过一系列机制来确保数据的可靠传输。

​ 首先，它使用序号和确认机制来确保数据的有序传输和完整性。每个TCP报文段都包含一个序号字段，表示该报文段的数据在数据流中的位置，接收方通过发送确认消息来确认已经收到的数据，并且告知期望接收的下一个数据的序号。这样，发送方就可以根据收到的确认消息，判断数据是否成功传输，如果没有收到确认消息，就会重新发送数据，确保数据的可靠传输。

​ 其次，TCP还使用超时和重传机制来处理丢失的数据包。如果发送方在超时时间内未收到确认消息，它会假设数据丢失，并重新发送相应的数据。这样可以确保即使在网络出现丢包的情况下，数据仍然可以可靠地传输。

​ 此外，TCP还使用流控制和拥塞控制机制来确保网络的稳定性和公平性。流控制机制通过接收方的窗口字段来控制数据的发送速率，防止发送方发送过多的数据导致接收方无法处理。而拥塞控制机制则根据网络的拥塞情况动态调整发送速率，以避免过多的数据包在网络中造成拥塞，确保网络中的所有流量可以得到公平的分享。

3 .重传机制有哪些？

• 超时重传
• 快速重传
• SACK
• D-SACK

4 .什么是快速重传？

​ 快速重传的工作方式是当收到三个相同的 ACK 报文时，会在定时器过期之前，重传丢失的报文段。

​ 它的优点是相比于超时重传节省了大量时间 但是它和超时重传都没有解决重传的时候，是重传一个，还是重传所有的问题。

5 .怎么保证包有序？

发送端发送数据时会给每个TCP段分配一个序列号，用于标识该段在整个数据流中的位置。

接收端收到数据段时，可以通过序列号对这些数据段重新排序。

6 .如何实现一个可靠的UDP连接？

3.三次握手和四次挥手

1.三次握手的过程：

​ 第一步，首先客户端会初始化一个随机序列号，然后存到SYN中发送给服务端。

​ 第二步，服务端收到这个SYN包后，也会初始化一个随机序列号，并把SYN和ACK报文发送给客户端，ACK报文存的是接收到的（客户端序+1）

​ 第三步，客户端收到服务端返回的SYN和ACK包后，会把服务端发送的序列号+1存到ACK报文中，发送给服务端一个ACK报文，确认服务器的请求建立连接。

2.为什么是三次握手？不是两次、四次？

因为

• 三次握手才可以 阻止重复历史连接的初始化（主要原因）

• 三次握手才可以 同步双方的初始序列号

• 三次握手才可以 避免资源浪费

  两次握手不能确认双方的可靠连接。

  四次握手会造成资源的浪费。

3.四次挥手的过程

• 客户端打算关闭连接，此时会发送FIN报文，，之后客户端进入 FIN_WAIT_1 状态。

• 服务端收到该报文后，就向客户端发送 ACK 应答报文，接着服务端进入 CLOSE_WAIT 状态。

• 客户端收到服务端的 ACK 应答报文后，之后进入 FIN_WAIT_2 状态。

• 等待服务端处理完数据后，也向客户端发送 FIN 报文，之后服务端进入 LAST_ACK 状态。

• 客户端收到服务端的 FIN 报文后，回一个 ACK 应答报文，之后进入 TIME_WAIT 状态

  并在等待一段时间（通常是2倍的最大报文段寿命时间，2MSL）后才会关闭连接，释放资源。这段时间是为了确保最后一个ACK报文段能被对方收到，防止“迟到的报文段”干扰新的连接。

  接收方在收到ACK报文段后立即进入CLOSED状态，完成连接关闭。

你可以看到，每个方向都需要一个 FIN 和一个 ACK，因此通常被称为四次挥手。

这里一点需要注意是：主动关闭连接的，才有 TIME_WAIT 状态。

4. 滑动窗口，流量控制和拥塞控制

1.滑动窗口

​ 滑动窗口是通过动态调整窗口大小来高效的数据传输。

发送方可以在发送窗口内连续发送数据包，而无需等待每个数据包的确认。发送窗口的大小限制了未被确认的数据量。

接收方按序接收数据包，并对每个数据包发送ACK报文。接收方的窗口大小通过ACK报文中的窗口大小字段告知发送方。

发送方收到ACK报文后，会将发送窗口向前滑动。滑动的距离取决于收到的确认字节数。新的数据可以填补窗口腾出的空间。

2.拥塞控制

cwnd：滑动窗口大小 ssthresh ：慢启动门限

• 慢启动

  ​ 当发送方每收到一个 ACK，拥塞窗口 cwnd 的大小就会加 1。指数性的增长。

• 拥塞避免

  ​ 当拥塞窗口 cwnd 「超过」慢启动门限 ssthresh 就会进入拥塞避免算法。

  ​ 每当收到一个 ACK 时，cwnd 增加 1/cwnd。线性增长

• 拥塞发生

  ​ 当发生了「超时重传」，则就会使用拥塞发生算法。

  这个时候，ssthresh 和 cwnd 的值会发生变化：

  • ssthresh 设为 cwnd/2，
  • cwnd 重置为 1 （是恢复为 cwnd 初始化值，我这里假定 cwnd 初始化值 1）

• 快速恢复

• ​ 发送方将拥塞窗口减半。

• ​ 发送方将拥塞窗口设置为丢失的数据包之前的值。

• ​ 发送方进入拥塞避免状态，继续以较慢的速度逐渐增加拥塞窗口。

3.TCP粘包是什么

TCP粘包是指在使用TCP协议进行数据传输时，发送方连续发送的数据包可能会被接收方合并成一个大的数据包，从而导致接收方难以区分原始数据包的边界。这可能会导致接收方在处理数据时出现混乱或错误。TCP粘包通常发生在发送方发送数据速度过快，或者接收方处理数据速度不够快时

5.HTTPS和HTTP

1.HTTPS和HTTP的区别

HTTP和HTTPS都是用于在网络上传输数据的协议

HTTPS相比于HTTP多了一个SSL证书

HTTPS使用的是SSL/TSL加密通讯，而HTTP是明文传输，安全性很低

HTTPS监听443端口，HTTP监听80端口

HTTPS因为需要进行加密解密等过程，速度上会略慢与HTTP

2.什么是SSL协议

SSL（Secure Sockets Layer）协议是一种安全技术，通过加密和身份验证机制，确保了客户端和服务器之间的数据传输的安全性

3.HTTPS是如何优化三次握手，四次挥手

TCP快速打开

1. 客户端发送SYN包，同时携带预先交换的cookie和数据。
2. 服务器验证cookie后，发送SYN-ACK包，并立即响应数据。

TLS早期数据

1. 客户端发送包含会话票据和早期数据的ClientHello消息。
2. 服务器验证会话票据后，发送ServerHello消息，并立即处理早期数据。

会话恢复机制

1. 会话ID：
   • 客户端发送包含会话ID的ClientHello消息。
   • 服务器检查并确认会话ID，发送ServerHello消息，恢复会话。
2. 会话票据：
   • 客户端发送包含会话票据的ClientHello消息。
   • 服务器解密会话票据，恢复会话并发送ServerHello消息。

​ 通过这些优化，HTTPS在保持高安全性的同时显著提升了连接建立和数据传输的效率，减少了延迟，提高了用户体验。

4.http/1.1，http/2,http/3

HTTP/1.1

• 特点

  ：

  • 基于文本的协议，每个请求/响应都是纯文本形式，使用明文传输。
  • 每个连接只能处理一个请求，因此需要多个连接来并行加载资源（例如，图像、CSS、JavaScript）。
  • 多个请求需要按顺序排队，因为每个请求都必须等待前一个请求完成。
  • 存在“队头阻塞”问题，即一个连接上的某个请求阻塞了后续请求的执行。

HTTP/2

• 特点

  ：

  • 引入了二进制分帧层，将HTTP消息分解为一系列帧，每个帧可以独立地传输和处理。
  • 支持多路复用，允许在单个连接上并发发送多个请求和响应，消除了多个连接带来的开销。
  • 引入了头部压缩机制，减少了重复的HTTP头部信息，降低了通信数据量。
  • 支持服务器推送（Server Push），允许服务器在客户端请求之前主动推送资源。

HTTP/3

• 特点

  ：

  • 基于 UDP 协议，通过 QUIC（Quick UDP Internet Connections）协议进行传输。
  • QUIC 协议实现了更快的连接建立和更可靠的数据传输，避免了 TCP 的队头阻塞问题。
  • 支持零RTT连接建立，允许在初始握手阶段就发送数据。
  • 可靠性更高，当网络切换（如移动到另一个网络）时，连接不会被重置，减少了用户感知到的中断时间。

性能对比

• HTTP/2相对于HTTP/1.1：
  • 提高了页面加载速度，尤其是在高延迟网络环境下。
  • 减少了网络连接和资源请求的数量，降低了延迟。
  • 支持服务器推送，优化了资源加载顺序。
• HTTP/3相对于HTTP/2：
  • 进一步降低了延迟，提高了连接建立速度。
  • 提供了更好的移动设备支持，减少了网络切换对连接的影响。

Get与Post的区别

GET 和 POST 是 HTTP 协议中最常用的两种请求方法，它们在数据传输和使用方式上有几个重要的区别：

1. 数据传输方式

• GET：通过 URL 参数传输数据，数据附在 URL 后面，可见。有一定安全风险，特别是对于敏感信息。
• POST：通过请求体传输数据，数据不可见。对安全，适合传输敏感信息

2. 数据长度限制

• GET：由于 URL 长度限制，GET 请求传输的数据量较小，一般不超过 2KB。
• POST：没有固定的数据长度限制，可以传输大量数据.

3. 数据类型

• GET：通常用于获取资源，不应该对服务器状态产生任何影响，因此用于幂等操作。
• POST：通常用于向服务器提交数据，可能会对服务器状态产生影响，用于非幂等操作，例如提交表单。

4. 使用场景

• GET：适合用于获取数据，例如浏览网页、搜索等。
• POST：适合用于提交数据，例如提交表单、上传文件等。

总结

• GET：适用于获取数据，数据附在 URL 上，传输数据量小，安全性相对较低，幂等操作。
• POST：适用于提交数据，数据传输在请求体中，传输数据量大，安全性较高，非幂等操作。