计算机网络复习

计算机网络

计网整体知识体系

计网整体知识体系：

• 基础篇
  • TCP/IP 网络模型
  • OSI 参考模型
• HTTP篇
  • HTTP 常见基本概念
  • HTTP/1.1 如何优化
  • HTTPS RSA握手解析
  • TTTPS ECDHE 握手解析
  • HTTPS 如何优化
  • HTTP/2
  • HTTP/3
• TCP 篇
  • TCP 三次握手与四次挥手
  • TCP 重传，滑动窗口，流量窗口，拥塞控制
  • TCP 实战抓包分析
  • TCP 半连接队列和全连接队列
  • TCP 内核参数
• IP篇
  • IP基础知识全家桶
  • ping的工作原理
• 计算机网络综合
  • 输入网址到网页显示，发生了什么
  • linux 系统是如何收发网络包的

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计算机网络目录

计算机网络目录：

文章目录

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  • • 基础篇
    • • TCP/IP **网络模型**
      • • 应用层
        • 传输层
        • 网络层
        • 数据链路层
        • 物理层
        • 总结
    • HTTP篇
    • • HTTP 常见基本概念
      • • HTTP 基本概念

基础篇

基础篇结构：

• TCP/IP 网络模型
• OSI 参考模型

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TCP/IP 网络模型

TCP/IP 网络模型：

​ 对于同一台设备上的进程通信，有很多种方式，比如：管道，消息队列，共享内存，信号等方式。而对于不同的设备上的进程通信，就需要网络通信，而设备是多样性的，所以需要兼容多种多样的设备，于是就协商出一套通用的网络协议。

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结构：

相比于OSI的七层体系结构，TCP/IP 是4层体系结构（也可以说是5层）

• 应用层
• 传输层
• 网络层
• 数据链路层
• 物理层

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应用层

应用层：

​ 最上层的，也是我们能直接接触到的，就是 应用层（Application Layer），我们电脑和手机使用的应用软件都是在应用层上实现的。那么，当两个不同的设备的应用需要通信的时候，应用就应用数据传输给下一层，也就是传输层。

​ 所以应用层只需要关注为用户提供应用功能，不用去关心数据是如何传输的，就类似于，我们寄快递的时候，只需要把包裹交给快递员，由他负责运输快递，我们不需要关心快递是如何被运输的。

​ 应用层是工作在操作系统中的用户态（shell），传输层及以下则工作在内核态（kernel）。

应用层协议：

• HTTP/HTTPS

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传输层

传输层：

​ 应用层的数据会传给传输层，**传输层（Transport Layer）**是为应用层提供网络支持的。

传输层协议：

• TCP
  • TCP 段
• UDP

​ 传输层 有两个传输协议，分别是 TCP 和 UDP。

​ TCP 的全称叫做传输层控制协议（Transmission Control Protocol），大部分应用使用的是 TCP 传输层协议，比如HTTP 应用层协议。TCP 相比 UDP 多了很多特性，比如流量控制，超时重传，拥塞控制，这些都是为了保证数据包能可靠的传输给对方。

​ UDP 就相对简单很多，简单到只负责发送数据包，不保证数据包能否抵达对方，但它的实时性相对更好，传输效率也高。当然，UDP 也可以实现可靠传输，把TCP 的特性在应用层上实现就可以，不过实现一个商用的可靠UDP传输协议，也不是一个简单的事情。

​

​ 应用需要传输的数据可能会非常大，如果直接传输就不好控制，因此当传输层的数据包大小超过MSS（TCP 最大报文段长度），就要将数据包分块。这样即时中途有一个分块丢失或者损坏了，只需要重新传输这一个分块，而不用重新发送整个数据包。在TCP 协议中，我们把每个分块成为一个TCP段（TCP Segment）。

​ 当设备作为接收方，传输层则负责要把数据包传给应用，但是一台设备上可能会有很多应用在接收或者传输数据，因此需要一个编号将应用区分开来，这个编号就是 端口。

​ 比如 80端口通常是Web服务器的，22端口通常是远程登录服务器用的。而对于浏览器（客户端）中的每个标签栏都是一个独立的进程，操作系统会为这些进程分配临时的端口号。

​ 由于传输层的报文中会携带端口号，因此接收方可以识别出该报文是发送给那个应用的。

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网络层

网络层：

​ 传输层只需要服务好应用即可，让其作为应用间数据传输的媒介，帮助实现应用到应用的通信，而实际的传输功能就交给下一层，也就是网络层（Internet Layer）。

网络层常用协议：

• IP 协议（Internet Protocol）

网络层最常使用的是IP协议（Internet Protocol），IP协议会将传输层的报文作为数据部分，再加上IP报文头组成IP报文，如果IP报文大小超过MTU（以太网中一般为1500字节）就会再次进行分片。得到一个即将发送到网络的IP报文。

​ 网络层负责将数据从一个设备传输到另一个设备，世界上有那么多设备，又该如何找到对方呢，因此网络层需要有区分设备的编号。

​ 我们一般用IP地址给设备进行编号，对于IPV4 协议，IP地址共32位，分成了四段，每段是8位。只有一个单纯的IP地址虽然做到了分区设备，但是寻址起来就特别麻烦，全世界那么多台设备，难道一个一个去匹配，显然不科学。

​ 因此，需要将IP地址分成两种意义：

• 网络号：负责标识该IP地址是属于哪个子网的。
• 主机号：负责标识同一个子网下的不同主机。

​ 需要子网掩码的配合才能算出 IP地址 的网络号和主机号。那么在寻址的过程中，先匹配到相同的网络号，才会去找对应的主机。

​ 除了寻址能力，IP协议还有一个重要的能力就是路由。实际场景中，两台设备并不是用一条网线连接起来的，而是通过很多网关，路由器，交换机等众多网络设备连接起来的，那么就会形成很多条网络的路径，因此当数据包达到一个网络节点，就需要通过算法决定下一步走哪条路径。

​ 所以：IP 协议的寻址作用就是告诉我们去往下一个目的地该朝哪一个方向走，路由则是根据【下一个目的地】选择路由器。寻址更像是在导航，路由更像是在操作方向盘。

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数据链路层

数据链路层：

​ 实际场景中，网络并不是一个整体，比如你家和我家就不属于一个网络，所以数据不仅可以在同一个网络中的设备间进行传输，也可以跨网络进行传输。

​ 一旦数据需要跨网络进行传输，就需要有一个设备同时在这两个网络中，这个设备一般就是路由器，路由器可以通过路由表计算出下一个要去的IP地址。

​ 路由器如何知道IP地址是哪个设备的，于是，就需要有一个专门的层来标识网络中的设备，让数据在一个链路中传输，这就是 **数据链路层（Data Link Layer），**它主要是为网络层提供链路级别传输的服务。

​ 每一台设备的网卡，都会有一个MAC地址，它就是用来唯一标识设备的。路由器计算出了下一个目的地 IP地址，再通过 ARP 协议找到该目的地的 MAC地址，这样就知道这个IP地址是属于哪个设备了。

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物理层

物理层：

​ 当数据准备要从设备发送到网络时，需要把数据包转换成电信号，让其可以在物理介质中传输，这一层就是 **物理层（Physical Layer)，**它主要是为数据链路层提供二进制传输的服务。

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总结

​ 综上所述，网络协议通常是由上到下，分成5层，分别是应用层，传输层，网络层，数据链路层，和物理层。

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HTTP篇

HTTP篇结构：

• HTTP 常见基本概念
• HTTP/1.1 如何优化
• HTTPS RSA握手解析
• TTTPS ECDHE 握手解析
• HTTPS 如何优化
• HTTP/2
• HTTP/3

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HTTP 常见基本概念

HTPP 常见概念结构：

• HTTP 基本概念
• GET 与 POST
• HTTP 特性
• HTTP 与 HTTPS
• HTTP/1.1 、HTTP/2、HTTP/3 演变
• HTTP 常见问题

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HTTP 基本概念

​ HTTP 是超文本传输协议，也就是 HyperText Transfer Protocol。

它由三部分组成：

• 超文本
• 传输
• 协议

1、协议

生活中的协议本质上与计算机中的协议是相同的，协议的特点：

• 协：代表必须有两个及以上的参与者
• 议：代表对参与者的一种行为约定和规范

针对HTTP 协议你可以这么理解：

​ HTTP是一个用在计算机世界里的协议，它使用计算机能够理解的语言确立了一种计算机之间交流通信的规范（两个及以上的参与者），以及相关的各种控制和错误处理方式（行为约定和规范）。

2、传输

HTTP 是一个双向传输协议。

假设有 A，B 两个点，A，B都 可以作为 请求方，也可以作为接收方。同时允许有中间或者接力。也就是A,B通信的过程中经过其他点。

在HTTP 中，需要中间人遵从HTTP协议，只要不打扰基本的数据传输，就可以添加任意额外的东西。

加上传输，我们就可以这样理解 HTTP：

HTTP 是一个在计算机世界里专门用来在两点之间传输数据的 约定和规范。

3、超文本

HTTP 传输的内容是 【超文本】。

【超文本】就是 超越了普通文本的文本，它是 文字，图片，视频等的综合体，最关键有 超链接，能从一个超文本 跳跃到 另一个超文本。

HTML 就是常见的超文本，经过浏览器解释之后，它 展现出来的就是一个 有文字，图片，视频，超链接的网页。

再加上超文本：

HTTP 是一个在计算机世界里，专门在【两点之间】【传输】【超文本】数据的【约定和规范】。

HTTP 常见的状态码

五大类HTTP状态码：

• 1xx：提示信息，表示目前是协议处理的中间状态，还需要后续的操作。
• 2xx：成功，报文已经收到并被正确处理。
  • 200，204，206
• 3xx：重定向，资源位置发生变化，需要客户端重新发送请求。
  • 301，302，304
• 4xx：客户端错误，请求报文有误，服务器无法处理。
  • 400，403，404
• 5xx：服务器错误，服务器在处理请求时内部发生错误。
  • 500，501，502，503

1xx：

• 1xx：属于提示信息，是协议处理中的一种中间状态，实际用到的比较少

2xx：

​ 2xx：类状态码表示服务器成功处理了客户端的请求，也是我们愿意看到的状态。

• 【200 ok】：是最常见的成功状态码，表示一切正常。如果是非 HEAD 请求，服务器返回的响应头都会有 body 数据。
• 【204 no content】：也是常见的成功状态码，与 200 ok 基本相同，只是响应头没有 body 数据。
• 【206 partial content 】：是应用于 HTTP 分块下载或者断点续传，表示响应返回的 body 数据并不是全部的资源，而是其中一部分，也是服务器处理成功的状态。

3xx：

​ 3xx：类状态码表示客户端请求的资源发生了变动，需要客户端用新的URL 重新发送请求获取资源，也就是 重定向。

• 【 301 moved permanent 】：表示永久重定向，说明请求的资源已经不在了，需要改用新的 URL 再次访问。
• 【 302 found ]：表示临时重定向，说明请求的资源还在，但暂时需要用另一个 URL 访问。

301 和 302 都会在响应头中使用 字段 Location ，指明后续要跳转的URL ，浏览器会重新自动重定向新的 URL。

4xx：

​ 4xx：表示客户端发送的 报文有误，服务器无法处理，也就是错误码的含义。

• 【 400 bad request】：表示客户端请求的报文有误，但只是个笼统的错误。
• 【403 forbidden】：表示服务器禁止访问资源，并不是客户端请求错误。
• 【404 not found】：表示请求的资源在服务器上不存在或者没有找到，所以无法提供给客户端。

5xx：

​ 5xx：表示客户端请求正确，但是服务器处理时内部发生错误，属于服务端的错误码。

• 【500 internal server error】：与 400 类似，是笼统的错误码，服务器发生了什么，我们并不知道。
• 【501 not implemented】：表示客户端请求的功能暂时还不支持。
• 【502 bad gateWay】：通常是服务器作为网关或者代理时返回的错误码，表示服务器自身工作正常，访问后端服务器发生了错误。
• 【503 service unavailale】：表示服务器当前很忙，暂时无法响应；类似 ”服务器网络正忙，请稍后重试”。

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HTTP 常见字段

HTTP 常见字段：

• host
• Content-Length
• Connection
• Content-Type
• Accept
• Content-Encoding
• Accept-Encoding

1、host
	客户端发送请求时，用来指定服务器的域名
2、content-type
	服务器返回数据时，会有content-type字段，表示这次回应的数据长度。
3、connection
	connection 常用于客户端要求服务器使用 TCP 长连接，以便其他请求复用；
	http/1.1 版本默认连接都是持久连接，但是为了兼容老版本的http，需要指定 connection 首部字段的值为：keep-alive
4、content-type
	content-type 字段用户服务器回应时，告诉客户端，本次数据是什么格式。
	content-type：application/json；表示服务器返回的数据是json 形式的。
5、Accept
	accept 表示客户端请求的时候，标识自己可以接收的数据格式。
	accept：*/* ；表示可以接受任何形式的数据。
6、accept-encoding，content-encoding
	accept-encoding 表示 客户端可以接受数据的压缩方式
	content-encoding 表示 服务端返回的数据是使用什么压缩方式

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