面試中必備的網絡相關知識

廢話不說，直接上乾貨。

1.協議的概念和做用

爲了能讓計算機之間可以通訊，計算機須要定義通訊規則，這些規則就是協議。規則有多種，協議也有多種。協議就是數據封裝格式+傳輸。

2.OSI七層模型

應用層：提供網絡服務和最終用戶軟件之間的接口服務。

表示層：數據的表示、安全、壓縮。

會話層：創建、管理、停止會話。

傳輸層：定義傳輸數據的協議端口號，以及流控和差錯校驗。

網絡層：進行邏輯地址尋址，實現不一樣網絡之間的路徑選擇。

數據鏈路層：創建邏輯鏈接、進行硬件地址尋址、差錯檢驗等功能。

物理層：網線、同軸電纜等。

3.TCP/IP參考模型

經常使用的協議：

TCP/IP協議被稱爲傳輸控制協議/互聯網協議，又稱網絡通信協議，是由網絡層的IP協議和傳輸層的TCP協議組成的，是一個很大的協議集合。

物理層和數據鏈路層沒有定義任何特定協議，支持全部的標準和專用的協議。

網絡層定義了網絡互連，也就是IP協議：

(1) 網際協議(IP)：負責主機和網絡之間尋址和路由數據包。

(2) 地址解析協議(ARP)：得到同一物理網絡中的硬件主機MAC地址。

(3) 網際控制消息協議(ICMP)：發送消息，並報告有關數據包的傳送錯誤。

(4) 互聯網管理協議(IGMP)：IP主機向本地多路廣播路由器報告主機組成員。

傳輸層定義了TCP(傳輸控制協議)和UDP(用戶數據報協議)。

應用層定義了HTTP(超文本傳輸協議)、FTP(文件傳輸協議)、DNS(域名系統)等協議。

下面詳細說明一下，以上層的用途：

(1) 物理層和數據鏈路層，這兩個層共同組成了網絡接口層，它是TCP/IP的最底層，此層沒有特定的協議，它負責接收上一層交來的數據報，並將數據報經過底層的物理網絡發送出去。

(2) 網絡層，位於傳輸層和數據鏈路層之間，用於把數據從源主機通過若干節點傳送到目標主機，並向傳輸層提供最基本的數據傳輸服務，它要提供路由和選址的工做。網絡層只管傳遞數據，成功與否並不關心。

在可以選擇的多條道路之間，選擇一條最短的路徑就是路由的工做。在網絡中，每臺計算機都有一個惟一的地址，方便別人找到它，這個地址就是IP地址。

(3) 傳輸層，位於網絡層和應用層之間，是面向鏈接的、可靠的進程到進程的通訊協議，TCP提供全雙工服務，即數據可在同一時間雙向傳播，TCP將若干個字節構成一個分組，此分組稱爲報文段。
TCP(傳輸控制協議)，它是可靠的、面向鏈接的協議，可是傳輸效率低。
UDP(用戶數據報協議)，它是不可靠的、無鏈接的服務，可是傳輸效率高。
TCP的功能是將數據進行分段打包傳輸，對每一個數據包編號控制順序，運輸中丟失、重發和丟棄處理，流量控制避免擁塞。

TCP數據包封裝，示意圖：

        源端口號和目標端口號，計算機經過端口號識別訪問哪一個服務，好比http服務或ftp服務，發送方端口號是進行隨機端口，目標端口決定了接收方哪一個程序來接收。

        32位序列號，TCP用序列號對數據包進行標記，以便在到達目的地以後從新組裝，假設當前的序列號爲s，發送數據長度是l，那麼下次發送數據時的序列號是s+l。在創建鏈接時，一般由計算機生成一個隨機數做爲序列號的初始值。

        確認應答，它等於下一次應該接收到的數據的序列號。假設發送端的序列號是s，發送數據的長度是l，那麼接收端返回的確認應答號也是s+l。發送端接收到這個確認應答後，能夠認爲這個位置之前全部的數據都已被正常接收。

        首部長度，TCP首部長度，單位是4個字節。

        控制位，對TCP的鏈接、傳輸和斷開進行指揮：
            PSH 緩存區將滿，馬上傳輸速度
            RST 鏈接斷了，從新鏈接
            URG 緊急信號
            ACK 爲1表示確認號
            SYN TCP創建鏈接時，要將這個值設爲1
            FIN 發送端完成位，提出斷開鏈接的一方把FIN置爲1，表示要斷開鏈接

        緊急指針，僅在URG控制位爲1時有效。表示緊急數據的末尾在TCP數據部分中的位置。一般在暫時中斷通訊時使用(例如：ctrl + c)

        窗口值，說明本地可接收數據段的數目，這個值是可變的。當網絡一般時，將這個窗口值變大加快傳輸速度；當網絡不穩定時，減小這個值能夠保證網絡數據的可靠傳輸。它是在TCP傳輸中進行流量控制的。

        窗口大小，用於表示從應答開始可以接收多少個8位字節。若是窗口大小爲0，能夠發送窗口探測。

        校驗和，TCP校驗和的計算包括TCP首部、數據和其它填充字節。在發送TCP數據段時，由發送端計算校驗和，當到達目的地時，又計算一次檢驗和。若是兩次的校驗和一致，說明數據是正確的，不然將認爲數據被破壞，接收端將丟棄該數據。

3.地球人都知道的TCP三次握手

TCP是面向鏈接的協議，它在源點和終點之間創建虛擬鏈接，而不是物理鏈接。在數據通訊以前，發送端與接收端要先創建鏈接，等數據發送結束後，雙方再斷開鏈接。TCP鏈接的每一方都是由一個IP地址和一個端口組成。

爲了方便，咱們將主動發起請求的172.16.50.72:65076主機稱爲客戶端，將返回數據的主機172.16.17.94:8080稱爲服務端。

第一次握手：創建鏈接。客戶端發送鏈接請求，發送SYN報文，將seq設置爲0，而後，客戶端進入SYN_SEND狀態，等待服務器的確認。

第二次握手：服務器接收到客戶端的SYN報文段。須要對這個SYN報文段進行確認，發送ACK報文，將ack設置爲1。同時，本身還要發送SYN請求信息，將seq設置爲0。服務器端將上述全部信息一併發送給客戶端，此時服務器進入SYN_RECV狀態。

第三次握手：客戶端收到服務器的ACK和SYN報文後，進行確認，而後，將ack=1，seq設置爲1，向服務器發送ACK報文段，這個報文段發送完畢以後，客戶端和服務器都進入了ESTABLISHED狀態，完成了TCP的三次握手。

4.地球人都不知道的TCP四次揮手

第一次揮手：客戶端向服務器發送一個FIN報文段，將seq設置爲160，ack設置爲112；此時，客戶端進入FIN_WAIT_1狀態，這表示客戶端沒有數據要發送服務器了，請求關閉鏈接。

第二次揮手：服務器收到了客戶端發送的FIN報文後，會向客戶端返回一個ACK報文段，ack設置爲1，seq設置爲112；服務器進入了CLOSE_WAIT狀態，客戶端收到服務器返回的ACK報文後，進入FIN_WAIT_2狀態。

第三次揮手：服務器會觀察本身是否還有數據要發送給客戶端，若是有，先把數據發送給客戶端，再發送FIN報文；若是沒有，那麼服務器直接發送FIN報文給客戶端。請求關閉鏈接，同時服務器進入LAST_ACK狀態。

第四次揮手：客戶端收到服務器發送的FIN報文段，向服務器發送ACK報文段，將seq設置爲161，ack設置爲113，而後客戶端進入TIME_WAIT狀態；服務器收到客戶端的ACK報文段之後，就關閉鏈接，此時，客戶端等待2MSL後，依然沒有收到回覆，則證實服務器已正常關閉，客戶端也能夠關閉鏈接了。

（1）爲何須要三次握手？

爲了確保雙發收發都是正常的。

（2）爲何須要四次揮手？

雙方數據發送完畢，都認爲能夠斷開。

（3）爲何須要等待？

A向B發的FIN可能丟失。

（4）爲何握手是3次，而揮手是4次吶？

當服務器端收到FIN報文時，極可能並不會當即關閉SOCKET。

5.從輸入網址到網頁顯示內容，整個過程經歷了什麼？

    (1) 在客戶端瀏覽器輸入網址URL；

    (2) 發送到DNS(域名服務器)得到域名對應的web服務器的IP地址；

    (3) 客戶端瀏覽器與web服務器創建TCP(傳輸控制協議)鏈接；

    (4) 客戶端瀏覽器向對應的IP地址的web服務器發送相應的HTTP或HTTPS請求；

    (5) web服務器響應請求，返回指定的URL數據或錯誤信息，若是設置重定向，則重定向到新的URL地址；

    (6) 客戶端瀏覽器下載數據，解析HTML源文件，解析過程當中實現對頁面的排版，解析完成後，在瀏覽器中顯示基礎的頁面。