第一部分：协议层次
OSI 七层模型 ★★★★★
物联网淑惠试用：
物=>物理层 联=>数据链路层 网=>网络层 淑=>传输层 惠=>会话层 试=>表示层 用=>应用层
TCP/IP 参考模型 ★★★★★
网络接入层 —网络互联层—传输层—应用层
TCP/IP 五层参考模型 ★★★★☆
应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。
OSI 模型和 TCP/IP 模型异同比较 ★★★★☆
相同点
① OSI 参考模型与 TCP/IP 参考模型都采用了层次结构。
② 都能够提供面向连接和无连接两种通信服务机制。
不同点
① OSI 采用的七层模型； TCP/IP 是四层结构。
③ OSI 先有模型，后有协议规范，适合于描述各种网络；TCP/IP 是先有协议集然后建立模型，不适用于非 TCP/IP 网络。
④ TCP/IP 一开始就提出面向连接和无连接服务，而 OSI 一开始只强调面向连接服务，直到很晚才开始制定无连接的服务标准。
⑤ OSI 参考模型虽然被看好，但将网络划分为七层，实现起来较困难；相反，TCP/IP 参考模型虽然有许多不尽人意的地方，但作为一种简化的分层结构还是比较成功的。
OSI 和 TCP/IP 协议之间的对应关系 ★★★★☆
一（物理层）：
二（数据链路层）：PPP，CSMA/CD
三（网络层）：ARP,NAT,ICMP
四（传输层）：TCP,UDP
五（应用层）：DNS,FTP,SMTP,
数据如何在各层之间传输【数据的封装过程】 ★★★☆☆
应用数据报→传输层报文段→ip成组→链路层成帧→物理层比特流；
为什么 TCP/IP 去除了表示层和会话层 ★★☆☆☆
三层都在应用程序内实现，程序间无法共享，合三为一；
第二部分：应用层
网页解析全过程【用户输入网址到显示对应页面的全过程】★★★★★
① DNS 解析：当用户输入一个网址并按下回车键的时候，浏览器获得一个域名，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 IP 地址。【具体细节参看问题 16，17】
② TCP 连接：浏览器通过 DNS 获取到 Web 服务器真正的 IP 地址后，便向 Web 服务器发起 TCP 连接请求，通过 TCP 三次握手建立好连接后，浏览器便可以将 HTTP 请求数据发送给服务器了。【三次握手放在传输层详细讲解】
③ 发送 HTTP 请求：浏览器向 Web 服务器发起一个 HTTP 请求，HTTP 协议是建立在 TCP 协议之上的应用层协议，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。在这一过程中，会涉及到负载均衡等操作。
拓展：什么是负载均衡？
负载均衡，英文名为 Load Balance，其含义是指将负载（工作任务）进行平衡、分摊到多个操作单元上进行运行，例如 FTP 服务器、Web 服务器、企业核心服务器和其他主要任务服务器等，从而协同完成工作任务。负载均衡建立在现有的网络之上，它提供了一种透明且廉价有效的方法扩展服务器和网络设备的带宽、增加吞吐量、加强网络处理能力并提高网络的灵活性和可用性。
负载均衡是分布式系统架构设计中必须考虑的因素之一，例如天猫、京东等大型用户网站中为了处理海量用户发起的请求，其往往采用分布式服务器，并通过引入反向代理等方式将用户请求均匀分发到每个服务器上，而这一过程所实现的就是负载均衡。
④ 处理请求并返回：服务器获取到客户端的 HTTP 请求后，会根据 HTTP 请求中的内容来决定如何获取相应的文件，并将文件发送给浏览器。
⑤ 浏览器渲染：浏览器根据响应开始显示页面，首先解析 HTML 文件构建 DOM 树，然后解析 CSS 文件构建渲染树，等到渲染树构建完成后，浏览器开始布局渲染树并将其绘制到屏幕上。
⑥ 断开连接：客户端和服务器通过四次挥手终止 TCP 连接。【其中的细节放在传输层详细讲解】
GET 和 POST 的区别 ★★★★★
操作方式 数据位置 明文密文 数据安全 长度限制 应用场景
get获取 HTTP包头 明文 不安全 长度较小 查询数据
post发布 HTTP正文 可明可密 安全 支持较大数据传输 修改数据
HTTP 是不保存状态的协议,如何保存用户状态 ★★★★☆
我们知道，假如某个特定的客户机在短时间内两次请求同一个对象，服务器并不会因为刚刚为该用户提供了该对象就不再做出反应，而是重新发送该对象，就像该服务器已经完全忘记不久之前所做过的是一样。 因为一个 HTTP 服务器并不保存关于客户机的任何信息，所以我们说 HTTP 是一个无状态协议。
通常有两种解决方案：
① 基于 Session 实现的会话保持
在客户端第一次向服务器发送 HTTP 请求后，服务器会创建一个 Session 对象并将客户端的身份信息以键值对的形式存储下来，然后分配一个会话标识（SessionId）给客户端，这个会话标识一般保存在客户端 Cookie 中，之后每次该浏览器发送 HTTP 请求都会带上 Cookie 中的 SessionId 到服务器， 服务器根据会话标识就可以将之前的状态信息与会话联系起来，从而实现会话保持。
优点：安全性高，因为状态信息保存在服务器端。
缺点：由于大型网站往往采用的是分布式服务器，浏览器发送的 HTTP 请求一般要先通过负载均衡器才能到达具体的后台服务器，倘若同一个浏览器两次 HTTP 请求分别落在不同的服务器上时，基于 Session 的方法就不能实现会话保持了。
【解决方法：采用中间件，例如 Redis，我们通过将 Session 的信息存储在 Redis 中，使得每个服务器都可以访问到之前的状态信息】
② 基于 Cookie 实现的会话保持
当服务器发送响应消息时，在 HTTP 响应头中设置 Set-Cookie 字段，用来存储客户端的状态信息。 客户端解析出 HTTP 响应头中的字段信息，并根据其生命周期创建不同的 Cookie，这样一来每次浏览器发送 HTTP 请求的时候都会带上 Cookie 字段，从而实现状态保持。 基于 Cookie 的会话保持与基于 Session 实现的会话保持最主要的区别是前者完全将会话状态信息存储在浏览器 Cookie 中。
优点：服务器不用保存状态信息， 减轻服务器存储压力，同时便于服务端做水平拓展。
缺点：该方式不够安全，因为状态信息存储在客户端，这意味着不能在会话中保存机密数据。 除此之外，浏览器每次发起 HTTP 请求时都需要发送额外的 Cookie 到服务器端，会占用更多带宽。
拓展：Cookie被禁用了怎么办？
若遇到 Cookie 被禁用的情况，则可以通过重写 URL 的方式将会话标识放在 URL 的参数里，也可以实现会话保持。
状态码 ★★★★☆
200 请求成功
204 请求成功但无内容返回
206 范围请求成功
301 永久重定向； 30(2|3|7)临时重定向，语义和实现有略微区别；
304 带if-modified-since 请求首部的条件请求，条件没有满足
400 语法错误（前端挨打）
401 需要认证信息
403 拒绝访问
404 找不到资源
412 除if-modified-since 以外的条件请求，条件未满足
500 服务器错误（后端挨打）
503 服务器宕机了（DevOps or IT 挨打）
面试时针对状态码的常见问法：
① 状态码 301 和 302 的区别？
301：永久移动。 请求的资源已被永久的移动到新的URI，旧的地址已经被永久的删除了。 返回信息会包括新的URI，浏览器会自动定向到新的URI。 今后新的请求都应使用新的URI代替。
302：临时移动。 与301类似，客户端拿到服务端的响应消息后会跳转到一个新的 URL 地址。 但资源只是临时被移动，旧的地址还在，客户端应继续使用原有URI。
② HTTP 异常状态码知道哪些？
该问题一般只需要回答 3, 4 , 5 开头的一些常见异常状态码即可。
DNS 的作用和原理 ★★★★☆
域名系统
DNS（Domain Name System）是域名系统的英文缩写，是一种组织成域层次结构的计算机和网络服务命名系统，用于 TCP/IP 网络。
DNS 的作用
通常我们有两种方式识别主机：通过主机名或者 IP 地址。 人们喜欢便于记忆的主机名表示，而路由器则喜欢定长的、有着层次结构的 IP 地址。 为了满足这些不同的偏好，我们就需要一种能够进行主机名到 IP 地址转换的目录服务，域名系统作为将域名和 IP 地址相互映射的一个分布式数据库，能够使人更方便地访问互联网。
DNS 域名解析原理
DNS 采用了分布式的设计方案，其域名空间采用一种树形的层次结构：
上图展示了 DNS 服务器的部分层次结构，从上到下依次为根域名服务器、顶级域名服务器和权威域名服务器。 其实根域名服务器在因特网上有13个，大部分位于北美洲。 第二层为顶级域服务器，这些服务器负责顶级域名（如 com、org、net、edu）和所有国家的顶级域名（如uk、fr、ca 和 jp）。 在第三层为权威 DNS 服务器，因特网上具有公共可访问主机（例如 Web 服务器和邮件服务器）的每个组织机构必须提供公共可访问的 DNS 记录，这些记录由组织机构的权威 DNS 服务器负责保存，这些记录将这些主机的名称映射为 IP 地址。
除此之外，还有一类重要的 DNS 服务器，叫做本地 DNS 服务器。 本地 DNS 服务器严格来说不在 DNS 服务器的层次结构中，但它对 DNS 层次结构是很重要的。 一般来说，每个网络服务提供商（ISP） 都有一台本地 DNS 服务器。 当主机与某个 ISP 相连时，该 ISP 提供一台主机的 IP 地址，该主机具有一台或多台其本地 DNS 服务器的 IP 地址。 主机的本地 DNS 服务器通常和主机距离较近，当主机发起 DNS 请求时，该请求被发送到本地 DNS 服务器，它起着代理的作用，并将该请求转发到 DNS 服务器层次结构中。
我们以一个例子来了解 DNS 的工作原理，假设主机 A（IP 地址为 abc.xyz.edu） 想知道主机 B 的 IP 地址 （def.mn.edu），如下图所示，主机 A 首先向它的本地 DNS 服务器发送一个 DNS 查询报文。 该查询报文含有被转换的主机名 def.mn.edu。 本地 DNS 服务器将该报文转发到根 DNS 服务器，根 DNS 服务器注意到查询的 IP 地址前缀为 edu 后向本地 DNS 服务器返回负责 edu 的顶级域名服务器的 IP 地址列表。 该本地 DNS 服务器则再次向这些 顶级域名服务器发送查询报文。 该顶级域名服务器注意到 mn.edu 的前缀，并用权威域名服务器的 IP 地址进行响应。 通常情况下，顶级域名服务器并不总是知道每台主机的权威 DNS 服务器的 IP 地址，而只知道中间的某个服务器，该中间 DNS 服务器依次能找到用于相应主机的 IP 地址，我们假设中间经历了权威服务器 ① 和 ②，最后找到了负责 def.mn.edu 的权威 DNS 服务器 ③，之后，本地 DNS 服务器直接向该服务器发送查询报文从而获得主机 B 的IP 地址。
HTTP 与 HTTPs 的工作方式【建立连接的过程】★★★★☆
HTTP（Hyper Text Transfer Protocol: 超文本传输协议） 是一种简单的请求 - 响应协议，被用于在 Web 浏览器和网站服务器之间传递消息。 HTTP 使用 TCP（而不是 UDP）作为它的支撑运输层协议。 其默认工作在 TCP 协议 80 端口，HTTP 客户机发起一个与服务器的 TCP 连接，一旦连接建立，浏览器和服务器进程就可以通过套接字接口访问 TCP。 客户机从套接字接口发送 HTTP 请求报文和接收 HTTP 响应报文。 类似地，服务器也是从套接字接口接收 HTTP 请求报文和发送 HTTP 响应报文。 其通信内容以明文的方式发送，不通过任何方式的数据加密。 当通信结束时，客户端与服务器关闭连接。
HTTPS（Hyper Text Transfer Protocol over Secure Socket Layer）是以安全为目标的 HTTP 协议，在 HTTP 的基础上通过传输加密和身份认证的方式保证了传输过程的安全性。 其工作流程如下：
① 客户端发起一个 HTTPS 请求，并连接到服务器的 443 端口，发送的信息主要包括自身所支持的算法列表和密钥长度等；
② 服务端将自身所支持的所有加密算法与客户端的算法列表进行对比并选择一种支持的加密算法，然后将它和其它密钥组件一同发送给客户端。
③ 服务器向客户端发送一个包含数字证书的报文，该数字证书中包含证书的颁发机构、过期时间、服务端的公钥等信息。
④ 最后服务端发送一个完成报文通知客户端 SSL 的第一阶段已经协商完成。
⑤ SSL 第一次协商完成后，客户端发送一个回应报文，报文中包含一个客户端生成的随机密码串，称为 pre_master_secre，并且该报文是经过证书中的公钥加密过的。
⑥ 紧接着客户端会发送一个报文提示服务端在此之后的报文是采用pre_master_secre 加密的。
⑦ 客户端向服务端发送一个 finish 报文，这次握手中包含第一次握手至今所有报文的整体校验值，最终协商是否完成取决于服务端能否成功解密。
⑧ 服务端同样发送与第 ⑥ 步中相同作用的报文，已让客户端进行确认，最后发送 finish 报文告诉客户端自己能够正确解密报文。
当服务端和客户端的 finish 报文交换完成之后，SSL 连接就算建立完成了，之后就进行和 HTTP 相同的通信过程，唯一不同的是在 HTTP 通信过程中并不是采用明文传输，而是采用对称加密的方式，其中对称密钥已经在 SSL 的建立过程中协商好了。
HTTPS 和 HTTP 的区别 ★★★★☆
HTTP 协议以明文方式发送内容，数据都是未加密的，安全性较差。 HTTPS 数据传输过程是加密的，安全性较好。
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 端口，后者是 443 端口。
HTTPS 协议需要到数字认证机构（Certificate Authority, CA）申请证书，一般需要一定的费用。
HTTP 页面响应比 HTTPS 快，主要因为 HTTP 使用 3 次握手建立连接，客户端和服务器需要握手 3 次，而 HTTPS 除了 TCP 的 3 次握手，还需要经历一个 SSL 协商过程。
HTTP 头部包含哪些信息 ★★★★☆
http头部：通用头部、请求头部、响应头部、实体头部；
实体头部：请求/响应报文中实体部分的首部；
HTTPS 的加密方式 ★★★☆☆
HTTPS 采用对称加密和非对称加密相结合的方式，首先使用 SSL/TLS 协议进行加密传输，为了弥补非对称加密的缺点，HTTPS 采用证书来进一步加强非对称加密的安全性，通过非对称加密，客户端和服务端协商好之后进行通信传输的对称密钥，后续的所有信息都通过该对称秘钥进行加密解密，完成整个 HTTPS 的流程。
第三部分：传输层
三次握手和四次挥手机制 ★★★★★
三次握手：
三次握手是 TCP 连接的建立过程。 在握手之前，主动打开连接的客户端结束 CLOSE 阶段，被动打开的服务器也结束 CLOSE 阶段，并进入 LISTEN 阶段。 随后进入三次握手阶段：
① 首先客户端向服务器发送一个 SYN 包，并等待服务器确认，其中：
标志位为 SYN，表示请求建立连接；
序号为 Seq = x（x 一般取随机数）；
随后客户端进入 SYN-SENT 阶段。
② 服务器接收到客户端发来的 SYN 包后，对该包进行确认后结束 LISTEN 阶段，并返回一段 TCP 报文，其中：
标志位为 SYN 和 ACK，表示确认客户端的报文 Seq 序号有效，服务器能正常接收客户端发送的数据，并同意创建新连接；
序号为 Seq = y；
确认号为 Ack = x + 1，表示收到客户端的序号 Seq 并将其值加 1 作为自己确认号 Ack 的值，随后服务器端进入 SYN-RECV 阶段。
③ 客户端接收到发送的 SYN + ACK 包后，明确了从客户端到服务器的数据传输是正常的，从而结束 SYN-SENT 阶段。 并返回最后一段报文。 其中：
标志位为 ACK，表示确认收到服务器端同意连接的信号；
序号为 Seq = x + 1，表示收到服务器端的确认号 Ack，并将其值作为自己的序号值；
确认号为 Ack= y + 1，表示收到服务器端序号 seq，并将其值加 1 作为自己的确认号 Ack 的值。
随后客户端进入 ESTABLISHED。
当服务器端收到来自客户端确认收到服务器数据的报文后，得知从服务器到客户端的数据传输是正常的，从而结束 SYN-RECV 阶段，进入 ESTABLISHED 阶段，从而完成三次握手。
四次挥手：
四次挥手即 TCP 连接的释放，这里假设客户端主动释放连接。 在挥手之前主动释放连接的客户端结束 ESTABLISHED 阶段，随后开始四次挥手：
① 首先客户端向服务器发送一段 TCP 报文表明其想要释放 TCP 连接，其中：
标记位为 FIN，表示请求释放连接；
序号为 Seq = u；
随后客户端进入 FIN-WAIT-1 阶段，即半关闭阶段，并且停止向服务端发送通信数据。
② 服务器接收到客户端请求断开连接的 FIN 报文后，结束 ESTABLISHED 阶段，进入 CLOSE-WAIT 阶段并返回一段 TCP 报文，其中：
标记位为 ACK，表示接收到客户端释放连接的请求；
序号为 Seq = v；
确认号为 Ack = u + 1，表示是在收到客户端报文的基础上，将其序号值加 1 作为本段报文确认号 Ack 的值；
随后服务器开始准备释放服务器端到客户端方向上的连接。
客户端收到服务器发送过来的 TCP 报文后，确认服务器已经收到了客户端连接释放的请求，随后客户端结束 FIN-WAIT-1 阶段，进入 FIN-WAIT-2 阶段。
③ 服务器端在发出 ACK 确认报文后，服务器端会将遗留的待传数据传送给客户端，待传输完成后即经过 CLOSE-WAIT 阶段，便做好了释放服务器端到客户端的连接准备，再次向客户端发出一段 TCP 报文，其中：
标记位为 FIN 和 ACK，表示已经准备好释放连接了；
序号为 Seq = w；
确认号 Ack = u + 1，表示是在收到客户端报文的基础上，将其序号 Seq 的值加 1 作为本段报文确认号 Ack 的值。
随后服务器端结束 CLOSE-WAIT 阶段，进入 LAST-ACK 阶段。 并且停止向客户端发送数据。
④ 客户端收到从服务器发来的 TCP 报文，确认了服务器已经做好释放连接的准备，于是结束 FIN-WAIT-2 阶段，进入 TIME-WAIT 阶段，并向服务器发送一段报文，其中：
标记位为 ACK，表示接收到服务器准备好释放连接的信号；
序号为 Seq= u + 1，表示是在已收到服务器报文的基础上，将其确认号 Ack 值作为本段序号的值；
确认号为 Ack= w + 1，表示是在收到了服务器报文的基础上，将其序号 Seq 的值作为本段报文确认号的值。
随后客户端开始在 TIME-WAIT 阶段等待 2 MSL。 服务器端收到从客户端发出的 TCP 报文之后结束 LAST-ACK 阶段，进入 CLOSED 阶段。 由此正式确认关闭服务器端到客户端方向上的连接。 客户端等待完 2 MSL 之后，结束 TIME-WAIT 阶段，进入 CLOSED 阶段，由此完成「四次挥手」。
如果三次握手的时候每次握手信息对方没有收到会怎么样 ★★★★☆
若第一次握手服务器未接收到客户端请求建立连接的数据包时，服务器不会进行任何相应的动作，而客户端由于在一段时间内没有收到服务器发来的确认报文， 因此会等待一段时间后重新发送 SYN 同步报文，若仍然没有回应，则重复上述过程直到发送次数超过最大重传次数限制后，建立连接的系统调用会返回 -1。
若第二次握手客户端未接收到服务器回应的 ACK 报文时，客户端会采取第一次握手失败时的动作，这里不再重复，而服务器端此时将阻塞在 accept() 系统调用处等待 client 再次发送 ACK 报文。
若第三次握手服务器未接收到客户端发送过来的 ACK 报文，同样会采取类似于客户端的超时重传机制，若重传次数超过限制后仍然没有回应，则 accep() 系统调用返回 -1，服务器端连接建立失败。但此时客户端认为自己已经连接成功了，因此开始向服务器端发送数据，但是服务器端的 accept() 系统调用已返回，此时没有在监听状态。因此服务器端接收到来自客户端发送来的数据时会发送 RST 报文给 客户端，消除客户端单方面建立连接的状态。
为什么要进行三次握手？ 两次握手可以吗？★★★★★
三次握手保证两点
保证双方都是双工通信
第一次握手,服务端确定客户端的发送正常
第二次握手,客户端确认服务端的收发正常
第三次握手,服务端确定客服端接收正常
如果只有第二次握手,服务端发给客户端的包丢了之后,服务端就直接建立了连接,然后一直傻等,不会释放,造成阻塞!
第 2 次握手传回了 ACK，为什么还要传回 SYN ★★★★☆
ACK 是为了告诉客户端发来的数据已经接收无误，而传回 SYN 是服务端请求连接。确认服务器端收到的消息来自于同一个客户机。
为什么要四次挥手？★★★★☆
释放 TCP 连接时之所以需要四次挥手，是因为 FIN 释放连接报文和 ACK 确认接收报文是分别在两次握手中传输的。 当主动方在数据传送结束后发出连接释放的通知，由于被动方可能还有必要的数据要处理，所以会先返回 ACK 确认收到报文。当被动方也没有数据再发送的时候，则发出连接释放通知，对方确认后才完全关闭TCP连接。
简单来说就是因为TCP是全双工的，两个方向的连接需要单独关闭。
CLOSE-WAIT 和 TIME-WAIT 的状态和意义 ★★★★★
在服务器收到客户端关闭连接的请求并告诉客户端自己已经成功收到了该请求之后，服务器进入了 CLOSE-WAIT 状态，然而此时有可能服务端还有一些数据没有传输完成，因此不能立即关闭连接，而 CLOSE-WAIT 状态就是为了保证服务器在关闭连接之前将待发送的数据发送完成。
TIME-WAIT 发生在第四次挥手，当客户端向服务端发送 ACK 确认报文后进入该状态，若取消该状态，导致两个问题:
1、客户端立即关闭后,立即又用同样的端口握手并建立通信,此时上次的连接残留的数据包会被误认为是本次的,造成数据异常
2、客户端直接关闭后,若服务端重新发送 fin 包,客户端就会回应 RST,会报异常,但是其实是没有问题的
TIME_WAIT 状态会导致什么问题，怎么解决 ★★★☆☆
在高并发短连接的 TCP 服务器上，当服务器处理完请求后主动请求关闭连接，这样服务器上会有大量的连接处于 TIME_WAIT 状态，服务器维护每一个连接需要一个 socket，也就是每个连接会占用一个文件描述符，而文件描述符的使用是有上限的，如果持续高并发，会导致一些正常的 连接失败
设置 SO_REUSEADDR 套接字 或连接池
TIME-WAIT 为什么是 2MSL ★★★★☆
MSL（Maximum Segment Lifetime），指一段 TCP 报文在传输过程中的最大生命周期。2 MSL 即是服务器端发出 FIN 报文和客户端发出的 ACK 确认报文所能保持有效的最大时长。
若服务器在 1 MSL 内没有收到客户端发出的 ACK 确认报文，再次向客户端发出 FIN 报文。如果客户端在 2 MSL 内收到了服务器再次发来的 FIN 报文，说明服务器由于一些原因并没有收到客户端发出的 ACK 确认报文。客户端将再次向服务器发出 ACK 确认报文，并重新开始 2 MSL 的计时。
若客户端在 2MSL 内没有再次收到服务器发送的 FIN 报文，则说明服务器正常接收到客户端 ACK 确认报文，客户端可以进入 CLOSE 阶段，即完成四次挥手。
所以客户端要经历 2 MSL 时长的 TIME-WAIT 阶段，为的是确认服务器能否接收到客户端发出的 ACK 确认报文。
有很多 TIME-WAIT 状态如何解决 ★★★☆☆
SO_REUSEADDR 套接字 可以实现同一个端口运行多个实例，可以使端口在time——wait状态下再次被使用
长连接
有很多 CLOSE-WAIT 怎么解决 ★★★☆☆
首先检查是不是自己的代码问题（看是否服务端程序忘记关闭连接），如果是，则修改代码。
调整系统参数，包括句柄相关参数和 TCP/IP 的参数，一般一个 CLOSE_WAIT 会维持至少 2 个小时的时间，我们可以通过调整参数来缩短这个时间。
TCP 和 UDP 的区别 ★★★★★
| 类型 | 是否面向连接 | 传输可靠性 | 传输形式传输可靠性 | 传输效率 | 所需资源 | 应用场景 | 首部字节 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| TCP | 是 | 可靠 | 字节流 | 慢 | 多 | 文件传输、邮件传输 | 20~60 |
| UDP | 否 | 不可靠 | 数据报文段 | 快 | 少 | 即时通讯、域名转换 | 8个字节 |
TCP 是如何保证可靠性的 ★★★★☆
数据分块：应用数据被分割成 TCP 认为最适合发送的数据块。
序列号和确认应答：TCP 给发送的每一个包进行编号，在传输的过程中，每次接收方收到数据后，都会对传输方进行确认应答，即发送 ACK 报文，这个 ACK 报文当中带有对应的确认序列号，告诉发送方成功接收了哪些数据以及下一次的数据从哪里开始发。除此之外，接收方可以根据序列号对数据包进行排序，把有序数据传送给应用层，并丢弃重复的数据。
校验和： TCP 将保持它首部和数据部分的检验和。这是一个端到端的检验和，目的是检测数据在传输过程中的任何变化。如果收到报文段的检验和有差错，TCP 将丢弃这个报文段并且不确认收到此报文段。
流量控制： TCP 连接的双方都有一个固定大小的缓冲空间，发送方发送的数据量不能超过接收端缓冲区的大小。当接收方来不及处理发送方的数据，会提示发送方降低发送的速率，防止产生丢包。TCP 通过滑动窗口协议来支持流量控制机制。
拥塞控制： 当网络某个节点发生拥塞时，减少数据的发送。
ARQ协议： 也是为了实现可靠传输的，它的基本原理就是每发完一个分组就停止发送，等待对方确认。在收到确认后再发下一个分组。
超时重传： 当 TCP 发出一个报文段后，它启动一个定时器，等待目的端确认收到这个报文段。如果超过某个时间还没有收到确认，将重发这个报文段。
UDP 为什么是不可靠的？ bind 和 connect 对于 UDP 的作用是什么 ★★★☆☆
UDP 只有一个 socket 接收缓冲区，没有 socket 发送缓冲区，即只要有数据就发，不管对方是否可以正确接收。而在对方的 socket 接收缓冲区满了之后，新来的数据报无法进入到 socket 接受缓冲区，此数据报就会被丢弃，因此 UDP 不能保证数据能够到达目的地，此外，UDP 也没有流量控制和重传机制，故UDP的数据传输是不可靠的。
和 TCP 建立连接时采用三次握手不同，UDP 中调用 connect 只是把对端的 IP 和 端口号记录下来，并且 UDP 可多多次调用 connect 来指定一个新的 IP 和端口号，或者断开旧的 IP 和端口号（通过设置 connect 函数的第二个参数）。和普通的 UDP 相比，调用 connect 的 UDP 会提升效率，并且在高并发服务中会增加系统稳定性。
当 UDP 的发送端调用 bind 函数时，就会将这个套接字指定一个端口，若不调用 bind 函数，系统内核会随机分配一个端口给该套接字。当手动绑定时，能够避免内核来执行这一操作，从而在一定程度上提高性能
TCP 超时重传的原理 ★★★☆☆
发送方在发送一次数据后就开启一个定时器，在一定时间内如果没有得到发送数据包的 ACK 报文，那么就重新发送数据，在达到一定次数还没有成功的话就放弃重传并发送一个复位信号。其中超时时间的计算是超时的核心，而定时时间的确定往往需要进行适当的权衡，因为当定时时间过长会造成网络利用率不高，定时太短会造成多次重传，使得网络阻塞。在 TCP 连接过程中，会参考当前的网络状况从而找到一个合适的超时时间。
TCP 的停止等待协议是什么 ★★★☆☆
停止等待协议是为了实现 TCP 可靠传输而提出的一种相对简单的协议，该协议指的是发送方每发完一组数据后，直到收到接收方的确认信号才继续发送下一组数据。
一句话, 在已发送但未确认的报文被确认之前, 发送方的滑动窗口将不会滑动.
TCP 流量控制与拥塞控制 ★★★★☆
流量控制
所谓流量控制就是让发送方的发送速率不要太快，让接收方来得及接收。如果接收方来不及接收发送方发送的数据，那么就会有分组丢失。在 TCP 中利用可变长的滑动窗口机制可以很方便的在 TCP 连接上实现对发送方的流量控制。主要的方式是接收方返回的 ACK 中会包含自己的接收窗口大小，以控制发送方此次发送的数据量大小（发送窗口大小）。
拥塞控制
在实际的网络通信系统中，除了发送方和接收方外，还有路由器，交换机等复杂的网络传输线路，此时就需要拥塞控制。拥塞控制是作用于网络的，它是防止过多的数据注入到网络中，避免出现网络负载过大的情况。常用的解决方法有：慢开始和拥塞避免、快重传和快恢复。
拥塞控制和流量控制的区别
拥塞控制往往是一种全局的，防止过多的数据注入到网络之中，而TCP连接的端点只要不能收到对方的确认信息，猜想在网络中发生了拥塞，但并不知道发生在何处，因此，流量控制往往指点对点通信量的控制，是端到端的问题。
如果接收方滑动窗口满了，发送方会怎么做 ★★★★☆
基于 TCP 流量控制中的滑动窗口协议，我们知道接收方返回给发送方的 ACK 包中会包含自己的接收窗口大小，若接收窗口已满，此时接收方返回给发送方的接收窗口大小为 0，此时发送方会等待接收方发送的窗口大小直到变为非 0 为止，然而，接收方回应的 ACK 包是存在丢失的可能的，为了防止双方一直等待而出现死锁情况，此时就需要坚持计时器来辅助发送方周期性地向接收方查询，以便发现窗口是否变大【坚持计时器参考问题】，当发现窗口大小变为非零时，发送方便继续发送数据。
TCP 拥塞控制采用的四种算法 ★★★★☆
慢开始
当发送方开始发送数据时，由于一开始不知道网络负荷情况，如果立即将大量的数据字节传输到网络中，那么就有可能引起网络拥塞。一个较好的方法是在一开始发送少量的数据先探测一下网络状况，即由小到大的增大发送窗口（拥塞窗口 cwnd）。慢开始的慢指的是初始时令 cwnd为 1，即一开始发送一个报文段。如果收到确认，则 cwnd = 2，之后每收到一个确认报文，就令 cwnd = cwnd* 2。
但是，为了防止拥塞窗口增长过大而引起网络拥塞，另外设置了一个慢开始门限 ssthresh。
① 当 cwnd < ssthresh 时，使用上述的慢开始算法；
② 当 cwnd > ssthresh 时，停止使用慢开始，转而使用拥塞避免算法；
③ 当 cwnd == ssthresh 时，两者均可。
拥塞避免
拥塞控制是为了让拥塞窗口 cwnd 缓慢地增大，即每经过一个往返时间 RTT （往返时间定义为发送方发送数据到收到确认报文所经历的时间）就把发送方的 cwnd 值加 1，通过让 cwnd 线性增长，防止很快就遇到网络拥塞状态。
当网络拥塞发生时，让新的慢开始门限值变为发生拥塞时候的值的一半,并将拥塞窗口置为 1 ,然后再次重复两种算法（慢开始和拥塞避免）,这时一瞬间会将网络中的数据量大量降低。
快重传
快重传算法要求接收方每收到一个失序的报文就立即发送重复确认，而不要等到自己发送数据时才捎带进行确认，假定发送方发送了 Msg 1 ~ Msg 4 这 4 个报文，已知接收方收到了 Msg 1，Msg 3 和 Msg 4 报文，此时因为接收到收到了失序的数据包，按照快重传的约定，接收方应立即向发送方发送 Msg 1 的重复确认。 于是在接收方收到 Msg 4 报文的时候，向发送方发送的仍然是 Msg 1 的重复确认。这样，发送方就收到了 3 次 Msg 1 的重复确认，于是立即重传对方未收到的 Msg 报文。由于发送方尽早重传未被确认的报文段，因此，快重传算法可以提高网络的吞吐量。
快恢复
快恢复算法是和快重传算法配合使用的，该算法主要有以下两个要点：
① 当发送方连续收到三个重复确认，执行乘法减小，慢开始门限 ssthresh 值减半；
② 由于发送方可能认为网络现在没有拥塞，因此与慢开始不同，把 cwnd 值设置为 ssthresh 减半之后的值，然后执行拥塞避免算法，线性增大 cwnd。
SYN FLOOD 是什么 ★★★☆☆
SYN Flood 是种典型的 DoS（拒绝服务）攻击，其目的是通过消耗服务器所有可用资源使服务器无法用于处理合法请求。通过重复发送初始连接请求（SYN）数据包，攻击者能够压倒目标服务器上的所有可用端口，导致目标设备根本不响应合法请求。
为什么服务端易受到 SYN 攻击 ★★★☆☆
在 TCP 建立连接的过程中，因为服务端不确定自己发给客户端的 SYN-ACK 消息或客户端反馈的 ACK 消息是否会丢在半路，所以会给每个待完成的半开连接状态设一个定时器，如果超过时间还没有收到客户端的 ACK 消息，则重新发送一次 SYN-ACK 消息给客户端，直到重试超过一定次数时才会放弃。
服务端为了维持半开连接状态，需要分配内核资源维护半开连接。当攻击者伪造海量的虚假 IP 向服务端发送 SYN 包时，就形成了 SYN FLOOD 攻击。攻击者故意不响应 ACK 消息，导致服务端被大量注定不能完成的半开连接占据，直到资源耗尽，停止响应正常的连接请求。
解决方法：
1、直接的方法是提高 TCP 端口容量的同时减少半开连接的资源占用时间，然而该方法只是稍稍提高了防御能力；
2、部署能够辨别恶意 IP 的路由器，将伪造 IP 地址的发送方发送的 SYN 消息过滤掉，该方案作用一般不是太大；
3、cookie源认证
TCP 最大连接数限制 ★★☆☆☆
客户端：可用端口最多有 65535 个
服务器端：最大 TCP 连接数约为 2 的 48 次
TCP 报文包含哪些信息 ★★☆☆☆
源端口和目的端口号：它用于多路复用/分解来自或送往上层应用的数据，其和 IP 数据报中的源 IP 与目的 IP 地址一同确定一条 TCP 连接。
序号和确认号字段：序号是本报文段发送的数据部分中第一个字节的编号，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 100，此报文段数据部分共有 100 个字节，则下一个报文段的序号为 200。序号确保了 TCP 传输的有序性。确认号，即 ACK，指明下一个想要收到的字节序号，发送 ACK 时表明当前序号之前的所有数据已经正确接收。这两个字段的主要目的是保证数据可靠传输。
首部长度：该字段指示了以 32 比特的字为单位的 TCP 的首部长度。其中固定字段长度为 20 字节，由于首部长度可能含有可选项内容，因此 TCP 报头的长度是不确定的，20 字节是 TCP 首部的最小长度。
保留：为将来用于新的用途而保留。
控制位：URG 表示紧急指针标志，该位为 1 时表示紧急指针有效，为 0 则忽略；ACK 为确认序号标志，即相应报文段包括一个对已被成功接收报文段的确认；PSH 为 push 标志，当该位为 1 时，则指示接收方在接收到该报文段以后，应尽快将这个报文段交给应用程序，而不是在缓冲区排队； RST 为重置连接标志，当出现错误连接时，使用此标志来拒绝非法的请求；SYN 为同步序号，在连接的建立过程中使用，例如三次握手时，发送方发送 SYN 包表示请求建立连接；FIN 为 finish 标志，用于释放连接，为 1 时表示发送方已经没有数据发送了，即关闭本方数据流。
接收窗口：主要用于 TCP 流量控制。该字段用来告诉发送方其窗口（缓冲区）大小，以此控制发送速率，从而达到流量控制的目的。
校验和：奇偶校验，此校验和是对整个 TCP 报文段，包括 TCP 头部和 数据部分。该校验和是一个端到端的校验和，由发送端计算和存储，并由接收端进行验证，主要目的是检验数据是否发生改动，若检测出差错，接收方会丢弃该 TCP 报文。
紧急数据指针：紧急数据用于告知紧急数据所在的位置，在URG标志位为 1 时才有效。当紧急数据存在时，TCP 必须通知接收方的上层实体，接收方会对紧急模式采取相应的处理。
选项：该字段一般为空，可根据首部长度进行推算。主要有以下作用：
① TCP 连接初始化时，通信双方确认最大报文长度。
② 在高速数据传输时，可使用该选项协商窗口扩大因子。
③ 作为时间戳时，提供一个 较为精准的 RTT。
数据：TCP 报文中的数据部分也是可选的，例如在 TCP 三次握手和四次挥手过程中，通信双方交换的报文只包含头部信息，数据部分为空，只有当连接成功建立后，TCP 包才真正携带数据。
TCP 协议中的定时器 ★★☆☆☆
建立连接定时器，主动方
重传定时器，主被动方
坚持定时器，主被动方
延迟应答定时器，要进行确认的一方
保活定时器，主被动方
FIN_WAIT_2定时器，主动方
TIME_WAIT定时器，主动方
第四部分：网络层
路由器和交换机的区别 ★★★★☆
交换机：交换机用于局域网，利用主机的物理地址（MAC 地址）确定数据转发的目的地址，它工作于数据链路层。
路由器：路由器通过数据包中的目的 IP 地址识别不同的网络从而确定数据转发的目的地址，网络号是唯一的。路由器根据路由选择协议和路由表信息从而确定数据的转发路径，直到到达目的网络，它工作于网络层。
ARP 地址解析协议的原理和地址解析过程 ★★★★☆
ARP（Address Resolution Protocol）是地址解析协议的缩写，该协议提供根据 IP 地址获取物理地址的功能，它工作在第二层，是一个数据链路层协议，其在本层和物理层进行联系，同时向上层提供服务。当通过以太网发送 IP 数据包时，需要先封装 32 位的 IP 地址和 48位 MAC 地址。在局域网中两台主机进行通信时需要依靠各自的物理地址进行标识，但由于发送方只知道目标 IP 地址，不知道其 MAC 地址，因此需要使用地址解析协议。 ARP 协议的解析过程如下：
① 首先，每个主机都会在自己的 ARP 缓冲区中建立一个 ARP 列表，以表示 IP 地址和 MAC 地址之间的对应关系；
② 当源主机要发送数据时，首先检查 ARP 列表中是否有 IP 地址对应的目的主机 MAC 地址，如果存在，则可以直接发送数据，否则就向同一子网的所有主机发送 ARP 数据包。该数据包包括的内容有源主机的 IP 地址和 MAC 地址，以及目的主机的 IP 地址。
③ 当本网络中的所有主机收到该 ARP 数据包时，首先检查数据包中的 目的 主机IP 地址是否是自己的 IP 地址，如果不是，则忽略该数据包，如果是，则首先从数据包中取出源主机的 IP 和 MAC 地址写入到 ARP 列表中，如果已经存在，则覆盖，然后将自己的 MAC 地址写入 ARP 响应包中，告诉源主机自己是它想要找的 MAC 地址。
④ 源主机收到 ARP 响应包后。将目的主机的 IP 和 MAC 地址写入 ARP 列表，并利用此信息发送数据。如果源主机一直没有收到 ARP 响应数据包，表示 ARP 查询失败。
IPV4 地址不够如何解决 ★★★☆☆
DHCP：动态主机配置协议。动态分配 IP 地址，只给接入网络的设备分配IP地址，因此同一个 MAC 地址的设备，每次接入互联网时，得到的IP地址不一定是相同的，该协议使得空闲的 IP 地址可以得到充分利用。
CIDR：无类别域间路由。CIDR 消除了传统的 A 类、B 类、C 类地址以及划分子网的概念，因而更加有效的分配 IPv4 的地址空间，但无法从根本上解决地址耗尽问题。
NAT：网络地址转换协议。我们知道属于不同局域网的主机可以使用相同的 IP 地址，从而一定程度上缓解了 IP 资源枯竭的问题。然而主机在局域网中使用的 IP 地址是不能在公网中使用的，当局域网主机想要与公网进行通信时， NAT 方法可以将该主机 IP 地址转换成全球 IP 地址。该协议能够有效解决 IP 地址不足的问题。
IPv6 ：作为接替 IPv4 的下一代互联网协议，其可以实现 2 的 128 次方个地址，而这个数量级，即使是给地球上每一颗沙子都分配一个IP地址，该协议能够从根本上解决 IPv4 地址不够用的问题。
路由器的分组转发流程 ★★★☆☆
① 从 IP 数据包中提取出目的主机的 IP 地址，找到其所在的网络；
② 判断目的 IP 地址所在的网络是否与本路由器直接相连，如果是，则不需要经过其它路由器直接交付，否则执行 ③；
③ 检查路由表中是否有目的 IP 地址的特定主机路由。如果有，则按照路由表传送到下一跳路由器中，否则执行 ④；
④ 逐条检查路由表，使用每一行的子网掩码与目的IP匹配。若找到匹配路由，则按照路由表转发到下一跳路由器中，否则执行步骤 ⑤；
⑤ 若路由表中设置有默认路由，则按照默认路由转发到默认路由器中，否则执行步骤 ⑥；
⑥ 无法找到合适路由，向源主机报错。
IP 协议的定义和作用 ★★★☆☆
IP 协议（Internet Protocol）又称互联网协议，是支持网间互联的数据包协议。该协议工作在网络层，主要目的就是为了提高网络的可扩展性，和传输层 TCP 相比，IP 协议提供一种无连接/不可靠、尽力而为的数据包传输服务，其与TCP协议（传输控制协议）一起构成了TCP/IP 协议族的核心。IP 协议主要有以下几个作用：
寻址和路由：在IP 数据包中会携带源 IP 地址和目的 IP 地址来标识该数据包的源主机和目的主机。IP 数据报在传输过程中，每个中间节点（IP 网关、路由器）只根据网络地址进行转发，如果中间节点是路由器，则路由器会根据路由表选择合适的路径。IP 协议根据路由选择协议提供的路由信息对 IP 数据报进行转发，直至抵达目的主机。
分段与重组：IP 数据包在传输过程中可能会经过不同的网络，在不同的网络中数据包的最大长度限制是不同的，IP 协议通过给每个 IP 数据包分配一个标识符以及分段与组装的相关信息，使得数据包在不同的网络中能够传输，被分段后的 IP 数据报可以独立地在网络中进行转发，在到达目的主机后由目的主机完成重组工作，恢复出原来的 IP 数据包
两台电脑连起来后 ping 不通，你觉得可能存在哪些问题？ ★★★☆☆
首先看网络是否连接正常，检查网卡驱动是否正确安装。
局域网设置问题，检查 IP 地址是否设置正确。
看是否被防火墙阻拦（有些设置中防火墙会对 ICMP 报文进行过滤），如果是的话，尝试关闭防火墙 。
看是否被第三方软件拦截。
两台设备间的网络延迟是否过大（例如路由设置不合理），导致 ICMP 报文无法在规定的时间内收到。
运输层协议和网络层协议的区别 ★★★☆☆
网络层协议负责提供主机间的逻辑通信；运输层协议负责提供进程间的逻辑通信。
第五部分：数据链路层
为什么有了 MAC 地址还需要 IP 地址 ★★★★☆
如果我们只使用 MAC 地址进行寻址的话，我们需要路由器记住每个 MAC 地址属于哪一个子网，不然每一次路由器收到数据包时都要满世界寻找目的 MAC 地址。而我们知道 MAC 地址的长度为 48 位，也就是说最多总共有 2 的 48 次方个 MAC 地址，这就意味着每个路由器需要 256 T 的内存，这显然是不现实的。
和 MAC 地址不同，IP 地址是和地域相关的，在一个子网中的设备，我们给其分配的 IP 地址前缀都是一样的，这样路由器就能根据 IP 地址的前缀知道这个设备属于哪个子网，剩下的寻址就交给子网内部实现，从而大大减少了路由器所需要的内存。
为什么有了 IP 地址还需要 MAC 地址 ★★★★☆
只有当设备连入网络时，才能根据他进入了哪个子网来为其分配 IP 地址，在设备还没有 IP 地址的时候或者在分配 IP 地址的过程中，我们需要 MAC 地址来区分不同的设备。
MAC 地址和 IP 地址分别有什么作用 ★★★☆☆
MAC 地址是数据链路层和物理层使用的地址，是写在网卡上的物理地址。MAC 地址用来定义网络设备的位置。
IP 地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻辑地址。IP 地址用来区别网络上的计算机。
第七部分：计算机网络中的安全
对称加密和非对称的区别，非对称加密有哪些★★★★☆
加密和解密的过程不同：对称加密和解密过程使用同一个密钥；非对称加密中加密和解密采用公钥和私钥两个密钥，一般使用公钥进行加密，使用私钥进行解密。
加密和解密的速度不同：对称加密和解密速度较快，当数据量比较大时适合使用；非对称加密和解密时间较长，速度相对较慢，适合少量数据传输的场景。
传输的安全性不同：采用对称加密方式进行通信时，收发双方在数据传送前需要协定好密钥，而这个密钥还有可能被第三方窃听到的，一旦密钥泄漏，之后的通信就完全暴漏给攻击者了；非对称加密采用公钥加密和私钥解密的方式，其中私钥是基于不同的算法生成的随机数，公钥可以通过私钥通过一定的算法推导得出，并且私钥到公钥的推导过程是不可逆的，也就是说公钥无法反推导出私钥，即使攻击者窃听到传输的公钥，也无法正确解出数据，所以安全性较高。
常见的非对称加密算法主要有：RSA、Elgamal、背包算法、Rabin、D-H 算法等等。
https的加密过程 ★★★★☆
1.某网站拥有用于非对称加密的公钥A、私钥A’。
2.浏览器向网站服务器请求，服务器把公钥A明文给传输浏览器。
3.浏览器随机生成一个用于对称加密的密钥X，用公钥A加密后传给服务器。
4.服务器拿到后用私钥A’解密得到密钥X。
5.这样双方就都拥有密钥X了，且别人无法知道它。 之后双方所有数据都通过密钥X加密解密即可。
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