备战校招必备的计算机网络知识(一)

这些知识点是我看了不少面经，以及查了不少资料总结的，大概率会考到这些，目前我也正在每天牢记，希望这些能帮助到您，也可以提出宝贵意见！

计算机网络

1. TCP报头格式TCP（Transmission Control Protocol）传输控制协议是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层协议 


1、端口号：用来标识同一台计算机的不同的应用进程。1）源端口：源端口和IP地址的作用是标识报文的返回地址。2）目的端口：端口指明接收方计算机上的应用程序接口。TCP报头中的源端口号和目的端口号同IP数据报中的源IP与目的IP唯一确定一条TCP连接。2、序号和确认号：是TCP可靠传输的关键部分。序号是本报文段发送的数据组的第一个字节的序号。在TCP传送的流中，每一个字节一个序号。例如:一个报文段的序号为300，此报文段数据部分共有100字节，则下一个报文段的序号为400。所以序号确保了TCP传输的有序性。确认号，即ACK，指明下一个期待收到的字节序号，表明该序号之前的所有数据已经正确无误的收到。确认号只有当ACK标志为1时才有效。比如建立连接时，SYN报文的ACK标志位为0。    

3.标志位

ACK 置1时表示确认号（为合法，为0的时候表示数据段不包含确认信息，确认号被忽略。RST 置1时重建连接。如果接收到RST位时候，通常发生了某些错误。SYN 置1时用来发起一个连接。FIN 置1时表示发端完成发送任务。用来释放连接，表明发送方已经没有数据发送了。URG 紧急指针，告诉接收TCP模块紧要指针域指着紧要数据。注：一般不使用。PSH 置1时请求的数据段在接收方得到后就可直接送到应用程序，而不必等到缓冲区满时才传送。注：一般不使用。
4.窗口大小（2字节）：TCP流量控制通过连接的每一端声明窗口大小进行控制（接收缓冲区大小）    20 00（00100000 00000000）= 8192    由于2字节能够表示的最大正整数为65535，故窗口最大值为65535u16位检验和：检验和覆盖了整个的TCP报文段： TCP首部和TCP数据。这是一个强制性的字段，一定是由发端计算和存储，并由收端进行验证。u16位紧急指针：注：一般不使用。只有当U R G标志置1时紧急指针才有效。紧急指针是一个正的偏移量，和序号字段中的值相加表示紧急数据最后一个字节的序号。

2. UDP报头格式UDP有两个字段：数据字段和首部字段 用户数据报UDP有两个字段：数据字段和首部字段。首部字段很简单


1. 源端口：源端口号。在需要对方回信时选用，不需要时可用全0. 
2. 目的端口：目的端口号。这在终点交付报文时必须要使用到。 
3. 长度： UDP用户数据报的长度，其最小值是8（仅有首部）。 
  UDP用户数据报首部中检验和的计算方法有些特殊。在计算检验时，要在UDP用户数据报之前增加12个字的伪首部。 
  所谓“伪首部”是因为这种伪首部并不是UDP用户数据报真正的首部。只在计算检验和时，临时添加在UDP用户数据报前面，得到一个临时的UDP用户数据报。2. http协议的报文格式

HTTP协议的请求报文

 http请求由三部分组成，分别是：请求行、消息报头、请求正文 
* 请求方法主要有GET和POST两种 
GET：在浏览器的地址栏中输入网址的方式访问网页时，浏览器采用GET方法向服务器获取资源。 
POST：要求被请求服务器接受附在请求后面的数据，常用于提交表单。当浏览器向服务器发送一个请求到Web服务器,它发送一个数据块,或请求信息,HTTP请求信息包括3部分:请求方法URI协议/版本；请求头(Request Header)；请求正文；

HTTP协议的响应报文

和请求报文类似，HTTP响应主要也是3个部分构成：（1）协议状态版本代码描述（2）响应头(Response Header)（3）响应正文 6，http和https区别，https在请求时额外的过程，https是如何保证数据安全的
1>. http和https使用的是完全不同的连接方式，用的端口也不一样，前者是80，后者是443。
2>. https协议需要到ca申请证书，一般免费证书较少，因而需要一定费用。
3>. 原因是，https要比http更加安全一些，也就是说http协议是由ssl+http协议构建的可进行加密传输、身份验证的网络协议要比http协议安全，现在大多数的网站都逐渐用https：//,因为安全问题太重要了，有很多的网站都被攻破了，用户数据被泄露。
7. SESSION机制、cookie机制 
* cookie通过客户端确定记录信息确定用户身份，session通过服务器端记录信息确定用户身份。 
* 虽然Session保存在服务器，对客户端是透明的，它的正常运行仍然需要客户端浏览器的支持。这是因为Session需要使用Cookie作为识别标志。HTTP协议是无状态的，Session不能依据HTTP连接来判断是否为同一客户，因此服务器向客户端浏览器发送一个名为JSESSIONID的Cookie，它的值为该Session的id（也就是HttpSession.getId()的返回值）。Session依据该Cookie来识别是否为同一用户。 
8. 交换机和路由器的区别 
* 路由器可以给你的局域网自动分配IP，虚拟拨号，就像一个交通警察，指挥着你的电脑该往哪走，你自己不用操心那么多了。交换机只是用来分配网络数据的。 
* 路由器在网络层，路由器根据IP地址寻址，路由器可以处理TCP/IP协议，交换机不可以。交换机在中继层，交换机根据MAC地址寻址 
* 路由器可以把一个IP分配给很多个主机使用，这些主机对外只表现出一个IP。交换机可以把很多主机连起来，这些主机对外各有各的IP。 
* 路由器提供防火墙的服务，交换机不能提供该功能。集线器、交换机都是做端口扩展的，就是扩大局域网(通常都是以太网)的接入点，也就是能让局域网可以连进来更多的电脑。 路由器是用来做网间连接，也就是用来连接不同的网络9.以下是TCP提供可靠性的方式： （1）应用数据被分割成TCP认为的最合适发送的数据块； （2）当TCP发出一个报文段后，就启动一个定时器，用来等待目的端确认收到这个报文段；若没能及时收到这个确认，TCP发送端将重新发送这个报文段（超时重传）； （3）TCP收到一个发自TCP连接的另一端的数据后就将发送一个确认，不过这个确认不是立即就发送，而是要推迟几分之一秒后才发送； (对于收到的请求，给出确认响应) (之所以推迟，可能是要对包做完整校验)（4）TCP将保持它的首部和数据的检验和；（这是一个端到端的检验和，为了检验数据在传输过程中发生的错误；若检测到段的检验和有差错，TCP将丢弃和不确认收到此报文段并希望发端可以进行超时重传） （5）由于TCP报文段是作为IP数据报来传输的，又因为IP数据报的到达可能会失序，所以TCP报文段的到达也可能会失序；因此，有必要的话TCP会对收到的数据进行重新排序后交给应用层； （6）因为TCP报文段是作为IP数据报来传输的，并且IP数据报可能会发生重复，所以TCP的接收端必须丢弃掉重复的数据； （7）TCP提供流量控制；10TCP和UDP区别（从机制上来说）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 
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） 
4、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 
5、TCP首部开销20字节;UDP的首部开销小，只有8个字节 
6、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 

11.浅谈一个网页打开的全过程（涉及DNS、CDN、Nginx负载均衡等）

                        

2.1.1 DNS解析

什么是DNS解析？当用户输入一个网址并按下回车键的时候，浏览器得到了一个域名。而在实际通信过程中，我们需要的是一个IP地址。因此我们需要先把域名转换成相应的IP地址，这个过程称作DNS解析。

 1) 浏览器首先搜索浏览器自身缓存的DNS记录。

或许很多人不知道，浏览器自身也带有一层DNS缓存。Chrome 缓存1000条DNS解析结果，缓存时间大概在一分钟左右。

2) 如果浏览器缓存中没有找到需要的记录或记录已经过期，则搜索hosts文件和操作系统缓存。

　　在Windows操作系统中，可以通过 ipconfig /displaydns 命令查看本机当前的缓存。　　通过hosts文件，你可以手动指定一个域名和其对应的IP解析结果，并且该结果一旦被使用，同样会被缓存到操作系统缓存中。Windows系统的hosts文件在%systemroot%\system32\drivers\etc下，linux系统的hosts文件在/etc/hosts下。

3) 如果在hosts文件和操作系统缓存中没有找到需要的记录或记录已经过期，则向域名解析服务器发送解析请求。

　　其实第一台被访问的域名解析服务器就是我们平时在设置中填写的DNS服务器一项，当操作系统缓存中也没有命中的时候，系统会向DNS服务器正式发出解析请求。这里是真正意义上开始解析一个未知的域名。　　一般一台域名解析服务器会被地理位置临近的大量用户使用（特别是ISP的DNS），一般常见的网站域名解析都能在这里命中。

4) 如果域名解析服务器也没有该域名的记录，则开始递归+迭代解析。

　　这里我们举个例子，如果我们要解析的是mail.google.com。首先我们的域名解析服务器会向根域服务器（全球只有13台）发出请求。显然，仅凭13台服务器不可能把全球所有IP都记录下来。所以根域服务器记录的是com域服务器的IP、cn域服务器的IP、org域服务器的IP……。如果我们要查找.com结尾的域名，那么我们可以到com域服务器去进一步解析。所以其实这部分的域名解析过程是一个树形的搜索过程。 根域服务器告诉我们com域服务器的IP。　　接着我们的域名解析服务器会向com域服务器发出请求。根域服务器并没有mail.google.com的IP，但是却有google.com域服务器的IP。　　接着我们的域名解析服务器会向google.com域服务器发出请求。...　　如此重复，直到获得mail.google.com的IP地址。 　　为什么是递归：问题由一开始的本机要解析mail.google.com变成域名解析服务器要解析mail.google.com，这是递归。　　为什么是迭代：问题由向根域服务器发出请求变成向com域服务器发出请求再变成向google.com域发出请求，这是迭代。

5) 获取域名对应的IP后，一步步向上返回，直到返回给浏览器。

2.1.2 发起TCP请求

　　浏览器会选择一个大于1024的本机端口向目标IP地址的80端口发起TCP连接请求。经过标准的TCP握手流程，建立TCP连接。

2.1.3 发起HTTP请求

　　其本质是在建立起的TCP连接中，按照HTTP协议标准发送一个索要网页的请求。

2.1.4 负载均衡

什么是负载均衡？当一台服务器无法支持大量的用户访问时，将用户分摊到两个或多个服务器上的方法叫负载均衡。　　什么是Nginx？Nginx是一款面向性能设计的HTTP服务器，相较于Apache、lighttpd具有占有内存少，稳定性高等优势。　　负载均衡的方法很多，Nginx负载均衡、LVS-NAT、LVS-DR等。这里，我们以简单的Nginx负载均衡为例。关于负载均衡的多种方法详情大家可以Google一下。Nginx有4种类型的模块：core、handlers、filters、load-balancers。　　我们这里讨论其中的2种，分别是负责负载均衡的模块load-balancers和负责执行一系列过滤操作的filters模块。

1) 一般，如果我们的平台配备了负载均衡的话，前一步DNS解析获得的IP地址应该是我们Nginx负载均衡服务器的IP地址。所以，我们的浏览器将我们的网页请求发送到了Nginx负载均衡服务器上。

2) Nginx根据我们设定的分配算法和规则，选择一台后端的真实Web服务器，与之建立TCP连接、并转发我们浏览器发出去的网页请求。

Nginx默认支持 RR轮转法 和 ip_hash法 这2种分配算法。　　　　前者会从头到尾一个个轮询所有Web服务器，而后者则对源IP使用hash函数确定应该转发到哪个Web服务器上，也能保证同一个IP的请求能发送到同一个Web服务器上实现会话粘连。　　　　也有其他扩展分配算法，如：fair：这种算法会选择相应时间最短的Web服务器url_hash：这种算法会使得相同的url发送到同一个Web服务器

3) Web服务器收到请求，产生响应，并将网页发送给Nginx负载均衡服务器。

4) Nginx负载均衡服务器将网页传递给filters链处理，之后发回给我们的浏览器。

  　　而Filter的功能可以理解成先把前一步生成的结果处理一遍，再返回给浏览器。比如可以将前面没有压缩的网页用gzip压缩后再返回给浏览器。

2.1.5 浏览器渲染

1) 浏览器根据页面内容，生成DOM Tree。根据CSS内容，生成CSS Rule Tree(规则树)。调用JS执行引擎执行JS代码。

2) 根据DOM Tree和CSS Rule Tree生成Render Tree(呈现树)

3) 根据Render Tree渲染网页

　　　　但是在浏览器解析页面内容的时候，会发现页面引用了其他未加载的image、css文件、js文件等静态内容，因此开始了第二部分。

2.2 网页静态资源加载

　　以阿里巴巴的淘宝网首页的logo为例，其url地址为 img.alicdn.com/tps/i2/TB1bNE7LFXXXXaOXFXXwFSA1XXX-292-116.png_145x145.jpg　 我们清楚地看到了url中有cdn字样。什么是CDN？如果我在广州访问杭州的淘宝网，跨省的通信必然造成延迟。如果淘宝网能在广东建立一个服务器，静态资源我可以直接从就近的广东服务器获取，必然能提高整个网站的打开速度，这就是CDN。CDN叫内容分发网络，是依靠部署在各地的边缘服务器，使用户就近获取所需内容，降低网络拥塞，提高用户访问响应速度。接下来的流程就是浏览器根据url加载该url下的图片内容。本质上是浏览器重新开始第一部分的流程，所以这里不再重复阐述。区别只是负责均衡服务器后端的服务器不再是应用服务器，而是提供静态资源的服务器。