计算机网络知识总结

• TCP/IP
  • TCP/IP模型
  • TCP三次握手与四次握手
  • TCP 如何保证可靠传输
• HTTP协议
  • 基本介绍
  • 工作原理
  • HTTP特性
  • 请求方法
  • HTTP 状态码
  • URL
  • HTTP与HTTPS的区别
• RESTful

TCP/IP

TCP/IP模型

TCP/IP不是一个协议，而是一个协议族模型，里面包括4个层：应用层，传输层，网络层与数据层（被视为OSI七层模型的简化版）


HTTP，TCP，IP在网络中分属不同的层。
应用层：HTTP，FTP，POP，SMTP等就属于这个层。应用层主要主要向用户提供一组应用程序，比如邮件发送，远程登录等

• DNS（域名系统）是一个将域名和IP地址相互映射的分布式数据库，它可以使人更方便的访问互联网（使用域名），而不用记住IP数串。
• HTTP（超文本传输协议）是互联网上应用最广泛的协议，所有万维网的文件必须遵守该协议。设计HTTP最初的目的是为了传输和接收HTML页面。

传输层：TCP和UDP属于这个层，该层用于提供两个节点间的数据传输。

• TCP：
  • 面向连接（需要手动建立连接，确保连接通畅才会传输，网络设备会预留资源以确保连接通畅，通信完成后释放连接）
  • TCP连接只能有两个端点，因此TCP连接只能一对一。
  • TCP提供可靠传输：不重复，不丢失，无错序。（面向连接协议中发送端和接收端都会记录发送和接收的状态）
• UDP：
  • 无连接（不需要事先建立连接，接收方也不会确认，无法提供可靠传输）
  • UDP没有阻塞控制，因此网络尽管出现阻塞也不会降低传输速率。
  • UDP支持一对多，多对多，一对一，多对一的传输。
  • UDP提供最大努力传输：不保证数据可以成功传送（无连接的数据包每次发送的状态彼此之间独立，不记录）

无连接的优点：速度快（没有阻塞控制，也省了许多保证可靠传输的机制）；可以实现多对一，一对多，多对多（面向连接的需要多个独立连接才能做到）；且无连接是实现面向连接的基础（IP是无连接的，它是构建TCP/IP的基础）

网络层：IP属于这个层。网络层包括地址管理与路由选择，它决定数据通过什么路径来到达另一端。在这层数据被称为数据包。

网络接口层：通常包括操作系统中的设备驱动程序和计算机中对应的网络接口卡。它们一起处理与电缆（或其他任何传输媒介）的物理接口细节。

TCP三次握手与四次握手

三次握手目的是建立可靠的连接。这三次是确认双方都能正确发送并接收对方信息的最小次数。

第一次握手：客户端发送带有SYN标志的数据包到服务端，服务端可以由此确认自己正常接收了数据，也可以确认客户端正确发送了数据。但客户端无法确认任何事。
第二次握手，服务端发送带有SYN/ACK标志的数据包到客户端，证明了自己发送数据功能正常。客户端知道了自己接收发送功能都正常，也知道了服务端接收发送都正常，但服务端不知道客户端的接收功能是否正常，也不知道自己的发送功能是否正常。
第三次握手，客户端发送带有ACK标志给服务端，至此双方都确认了自己和对方接收、发送功能正常，连接正式建立。

SYN是客户端到服务端的确认标志；而ACK是反过来的确认标志。在TCP连接中，两者互相发送信息必须都无误才行。

之所以是三次握手而不是两次握手，主要原因是：如果客户端之前发了一个SYN，但是滞留在网络中没有传到服务端。如果只有两次握手，那么服务端之后如果收到这个过时请求不会再向客户端确认，而是直接建立连接，那么会白白浪费资源。

断开一个TCP连接需要四次挥手：

第一次挥手：客户端发送带FIN标志的数据包给服务端，告诉服务端客户端已停止传送数据。
第二次挥手：服务端发回客户端ACK，并进入CLOSE_WAIT状态，表示知道了。此时从客户端到服务端的传输通道关闭。（但反向通道没有关闭，于是此时连接处于半关闭状态）
第三次挥手：等到服务端的数据发送完毕后，它会再给客户端发一个FIN。
第四次挥手：客户端收到后返给服务端ACK，服务端收到后正式关闭通道。而客户端需要等待一段时间后再进入CLOSE状态。

之所以服务端不能在接收到ACK后立刻返回FIN，是因为终止数据传输的指令是上层应用层下达的，客户端只能终结自己这边的传输通道，而服务端的数据可能还没有传完。

最后，当客户端最终发给服务端ACK之后并不是马上CLOSE，而是等一段时间（通常是报文最大寿命时间），有两个原因：

• 第一，因为它需要确认服务端收到了ACK之后才会正式关闭。如果服务端没有收到ACK的话会重新发送给客户端FIN，然后客户端会再发一次ACK，并重新计时。
• 第二，它可以消灭所有残留的报文。这也是规避掉可能有滞留在网络的过时报文进入新的请求的情况。

TCP 如何保证可靠传输

1. 应用数据被分割成TCP认为最适合发送的数据块。
2. TCP给发送的每一个包进行编号，接收方对数据包进行排序，把有序数据传送给应用层。
3. 校验和：TCP 将保持它首部和数据的检验和。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。如果收到段的检验和有差错，TCP 将丢弃这个报文段和不确认收到此报文段。
   TCP 的接收端会丢弃重复的数据。
   
4. 流量控制：TCP连接的每一方都有固定大小的缓冲空间，TCP的接收端只允许发送端发送接收端缓冲区能接纳的数据。当接收方来不及处理发送方的数据，能提示发送方降低发送的速率，防止包丢失。TCP 使用的流量控制协议是可变大小的滑动窗口协议。 （TCP 利用滑动窗口实现流量控制）
5. 拥塞控制：当网络拥塞时，减少数据的发送。
6. 停止等待协议：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。
7. 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。如果不能及时收到一个确认，将重发这个报文段。

HTTP协议

基本介绍

HTTP 是一个客户端终端和服务器端请求和应答的标准，是基于TCP/IP之上的应用层协议。通过使用浏览器、网络爬虫等工具，客户端发起了一个请求到服务器上指定端口，我们称这个客户端为用户代理程序。应答的服务器上会存储一些资源，我们称这个应答服务器为源服务器。在用户代理和源服务器之间有很多中间层，比如代理服务器、网关、隧道等。

工作原理

1. 客户端（通常是浏览器）通过DNS查找到域名对应的IP地址。
2. 根据IP地址，HTTP客户端与Web服务器的HTTP端口（默认为80）建立一个TCP连接。
3. 通过TCP连接，客户端发送一个HTTP请求报文。
4. 服务器接收请求，根据提供的参数，cookies等信息再生成HTTP响应，并将资源副本（通常是HTML）写到TCP套接字，由客户端读取。
5. 释放TCP连接
6. 客户端浏览器解析HTML内容。

例如：在浏览器地址栏输入一个url，回车后所经历的流程如下：

1. 浏览器向DNS服务器请求解析该url中对应的IP地址。
2. 解析到IP地址后，根据IP地址和端口号，和对应服务器建立TCP连接。
3. 浏览器发出读取文件（URL中域名后面部分）的HTTP请求。该请求报文作为TCP三次握手的第三个报文的数据发送给服务器。
4. 服务器对浏览器请求做出响应，并把对应的html文本发送给浏览器。
5. 释放TCP连接
6. 浏览器解析并显示html内容。

HTTP特性

1. 基于请求-响应模式
   HTTP协议规定，请求由客户端发出，然后服务器端进行响应。如果客户端没有请求，服务器端也不会响应。
   
2. 无状态
   HTTP协议自身不对请求和响应之间的通信状态进行保存。也就是说，如果该事务后续处理要求前边的信息，则必须要重新传输。这样的好处时当每个事务是独立的时，它的响应速度会很快，但也意味着如果事务间有联系的话则需要传入重复的数据。对此引入cookies技术，该技术可以保持一个状态（比如用户登录了网站，但是他跳转的同时需要保持登录状态）。
   
3. 无连接
   无连接意味着服务器一次链接处理一个请求，当完成响应并且得到客户端应答后即断开。采用这种方式可以节省传输时间，并且提高并发性能。
   

请求方法

HTTP定义了八种方法来操作指定的资源：

1. GET:请求指定的资源，并返回实体本体。
2. HEAD:也是请求指定资源，但不会返回具体内容，用于获取报头。
3. POST:向指定资源提交数据。（这个请求可能会导致新资源的创建或者旧资源的修改）
4. PUT:向指定资源位置上传其最新内容。
5. DELETE:请求服务器删除指定的数据。
6. TRACE:回显服务请求，用于测试诊断。
7. OPTION: 这个方法可使服务器传回该资源所支持的所有HTTP请求方法，允许客户端查看服务器是否正常运行。
8. HTTP/1.1协议中预留给能够将连接改为管道方式的代理服务器。

HTTP 状态码

1xxx（信息）：请求已服务器接收，继续处理。
2xxx（成功）：请求已被服务器成功接收，理解。
3xxx（重定向）：需要后续操作。
4xxx（客户端错误）：请求无法实现。
5xxx（服务器错误）：服务器在实现某个正常请求时出现问题

常见状态码：
200 OK： 请求成功
301 Moved permanently：永久移动。请求的资源已被永久的移动到新URI，返回信息会包括新的URI，浏览器会自动定向到新URI。今后任何新的请求都应使用新的URI代替
400 Bad request：请求有语法错误，服务器无法理解
402 Unauthorized：请求要求用户的身份认证
403 Forbidden：服务器理解请求客户端的请求，但是拒绝执行此请求
404 Not Found：服务器无法根据客户端的请求找到资源（网页）。
500 Internal Server Error：服务器内部错误，无法完成请求

URL

URL,全称是Uniform Resource Locator, 中文叫统一资源定位符,是互联网上用来标识某一处资源的地址。
以下是一个url应有的格式：
http://www.mmm.com:80/max?name=max&age=26#first

1. http表示协议；
2. www.mmm.com表示域名部分(也可以直接使用IP地址)
3. :80是一个端口部分，如果省略的话则使用默认端口。
4. /max表示虚拟路径部分，从第一个/开始到?为止，包括目录与文件名。
5. ?开始之后表示参数部分，有两种方法设置参数：
   • 以?开始，以&进行参数分割，以=匹配键和值：
     http://120.0.0.1:8000/admin?name=max&age=30
     
   • 用分隔符来分
     http://120.0.0.1:8000/admin/max/30 #（感觉容易和路径混淆。）
     

6. 到最后是锚部分（不是必须的）

HTTP与HTTPS的区别

HTTP以明文形式在浏览器和服务器之间传递信息，不提供加密。如果攻击者截取了报文，则可以直接窃取信息。

HTTPS则在HTTP的基础上添加了SSL加密协议。SSL依靠证书来验证服务器的身份，并且为客户端与服务端的通信提供加密。HTTPS协议更安全，但是在握手时也更耗时。

RESTful

什么是REST?
Representation State Transfer：表现层状态转化。
表现层意思是“资源的表现方法”，比如文本的表现方法是txt文件，图片的表现方法是jpg等。而状态转化的意思是“通过某种手段让服务器发生变化”。这种手段就是HTTP协议操作。综上所述，REST的意思是：

1. Resources：使用URL定位资源。
2. Representation：在客户端与服务端，传递资源的表现层
3. State Transfer：使用4个HTTP动词（GET,POST,PUT,DELETE)对服务器进行操作。

REST是网络中client与server之间的交互风格，REST本身不实用，实用的是如何写出RESTful的API。

1. URI使用名词而不是动词，且名词最好是复数。
2. 具体动词使用HTTP的操作符GET，POST等
3. 使用HTTP status code 来传递状态信息，比如404什么的。
4. 传递资源的某种表现形式（比如json，html，jpg等）

来源：oschina

链接：https://my.oschina.net/u/4341660/blog/4285746