计算机网络笔记（一）

一、OSI七层协议（参考模型）：
应用层：规定发送发和接收方必须使用一个固定长度的消息头，消息头必须使用某种固定的组成，且消息头中必须记录消息体的相关信息。HTTP协议。数据。
表示层：解决不同系统之间的通信语法问题。数据。
会话层：建立和管理应用程序之间的通信。保证应用程序自动收发包和寻址。数据。
传输层：解决了数据之间的传输。接受上一层的数据，在必要的时候把数据进行分割，并将这些数据交给网络层，且保证这些数据段有效到达对端。 TCP/UDP协议。分段。
网络层：如何找到目标节点，选择最佳路径。主要功能是将网络地址转换为物理地址。路由器工作于该层。该层的数据为数据包。分组。
数据链路层：在比特流传输过程中存在错传或者传输不完整的可能，该层定义了如何格式化数据以进行传输和控制对物理介质的访问。通常还有数据检测和纠正以确保数据传输的可靠性。该层将数据包装成帧。交换机工作于该层。
物理层：解决两台物理机之间的通信需求，机器A向机器B发送比特流。主要作用传输比特流，即0101001的二进制转换为电流。网卡工作于该层。

二、TCP/IP标准模型：

image.gif

TCP协议：面向链接的（握手）和可靠数据传输服务，有序（序号），速度慢。
UDP协议：轻量级运输协议，无连接的。
TCP和UDP都没有提供任何加密机制，安全套接字层（SSL），用SSL加强后的TCP不仅能够做传统TCP所能做的一切，而且提供了关键的进程到进程的安全性服务，包括加密、数据完整性和端点鉴别。

应用	应用层协议	支撑的运输协议
电子邮件	SMTP	TCP
远程终端访问	Telnet	TCP
Web	HTTP	TCP
文件传输	FTP	TCP
流式多媒体	HTTP	TCP
因特网电话	SIP、RTP	UDP或TCP

A、HTTP：请求头
GET /index.html HTTP/1.0
Host：www.google.com
Connection：close
User-agent：Mozille/5.0
Accept-language：fr
B、Cookie：有四个组件：
1、在HTTP响应报文中的一个cookie首部行
2、在HTTP请求报文中的一个cookie首部行
3、在用户端系统中保留一个cookie文件，并由用户的浏览器进行管理
4、位于Web站点的一个后段数据库
C、DNS解析过程：
1、浏览器检查缓存中有没有这个域名对应的解析过的IP。
2、浏览器中不存在，检查操作系统中是否存在。windows配置文件 C:\Windows\System32\driver\etc\hosts；linux配置文件/etc/hots
3、本地区域名服务器LDNS，也就是网络设置中配置的DNS
4、如果LDNS仍饭没有命中，直接到根域名服务器Root Server域名服务器请求解
5、根域名服务器会返回给本地域名服务器一个所查询的主域名服务器（gTLD Server地址），gTLD是顶级域名服务器。
6、本地域名再向上一步分会gTLD服务器发送请求。
7、接收请求的gTLD服务器查找并返回此域名对应的Name Server域名服务器的地址，这个Name Server通常就是你注册的域名服务器，那么这个域名解析任务就由这个域名提供商的服务器来完成。
8、Name Server域名服务器会查询域名和IP的映射关系，返回IP和TTL（time to line 最大缓存时间）
9、返回该域名的IP和TTL值，LDNS会缓存这个域名和IP的对应关系，缓存的时间由TTL值控制。
吧解析的记过返回给用户，用户根据TTL值缓存在本地系统缓存中，域名解析过程结束。

当用户在地址栏输入www.baidu.com然后会车会发生什么？
A、请求DNS，解析IP
B、根据IP查找服务器
C、TCP链接
D、发送HTTP请求
E、负载均衡分配用户请求，如果由负载均衡
F、服务器内部业务逻辑，返回数据
G、静态资源，访问CDN（第二次HTTP请求）

TCP（全双工）：报文格式

image.gif

网络中可以使用三元组（主机IP地址、服务器端口号、协议）来唯一标示一个进程。

序号：假设数据流由一个包含500 000字节的文件组成，其中MSS为1000字节，数据流的首字母编号是0，给第一个报文段分配的序号0，第二个报文段分配的序号1000，第三个报文段分配序号2000以此类推。

确认号：主机A填充的确认号是主机A期望从主机B收到的下一字节的序号。假设主机A收到来自主机B的包含字节0-535和900-1000的报文段。由于某种原因主机A还没有收到536-899的报文段，因此A到B的下一个报文段减灾确认号字段中包含536，因为TCP只确认流中第一个丢失字节为止的字节。所以TCP被成为提供累计确认。

URG：紧急指针标志
ACK：确认序号标志。
PSH：PUSH标志。
RST：重置链接标志。
SYH：同步序号，用于建立链接过程。
FIN：finash标志，用于释放连接。

窗口大小：用于标志发送接收端缓存的大小。
检验和：奇偶校验。
紧急指针：当URG为1时会指出报文段中紧急指针的字节数。
选项：定义一些可选参数。

TCP三次握手：

image.png

为什么需要三次握手：
客户端和服务器端都需要初始化sequence number，以提供后续数据传输使用。

TCP首次握手SYN超时问题：
Server收到Client的SYN，回复SYN-ACK的时候未收到ACK确认，Server不断重试直至超时，重试次数为五次，每次时间翻倍（1，2，4，8，16），Linus默认等待63秒后才断开链接，
针对SYN flood的恶意攻击防护措施：
SYN队列满以后，通过tcp_syncookies参数回拨SYN Cookie
若为正常则Client会回拨SYN Cookie，直接建立链接。
建立链接后Client突然故障：
保活机制，向对方发送保活探测报文，如果未收到则继续发送，尝试次数达到保活次数仍未回应则中断连接。

四次挥手：

image.png

TIME_WAIT原因：
确保由足够的时间让对方收到ACK。避免新旧链接混淆。

为社么需要四次挥手：
因为是全双工的，发送方和接收方都需要FIN和ACK。

TCP滑动窗口（使用滑动窗口做流量控制与乱序重排）：作用：保证TCP可靠性，保证TCP的流控特性。
RTT：发送一个数据包到收到对应的ACK，所花费的时间。
RTO：重传时间间隔。

滑动窗口：

image.png

AdvertisedWindow = MaxBuffer - (LastByteRcvd - LastByteRead)

LastByteSent - LastByteAcked <= AdvertisedWindow
还能继续发送的数据大小：
EffectiveWindow = AdvertisedWindow - (LastByteSent - LastByteAcked)

HTTP简介：
特点：支持客户端-服务器端模式、简单快捷、灵活、无连接、无状态。
状态码：1开头：表示已经接收，继续处理。
2开头：表示已经被接收，处理成功。200
3开头：重定向，需要完成需要进一步操作。
4开头：请求由语法错误或者请求无法实现。400:请求有语法错误；401:请求未授权；403:服务器接收到，但拒绝提供服务；404:未找到资源；
5开头：服务器错误。500:服务器发生不可预期的错误；503:服务器当前不能处理客户端的请求；

HTTPS：
传输过程：浏览器将支持的加密算法信息发送给服务器；服务器选择一条浏览器支持的加密算法，以证书的形式回发浏览器；浏览器验证证书的合法性，并结合证书公钥加密信息发送给服务器；服务器使用私钥解密信息，验证哈希，加密响应消息回发浏览器；浏览器解密响应消息，并对消息进行验真，之后进行加密交互数据。

HTTPS和HTTP区别：
HTTPS需要到CA申请证书，HTTP不需要
HTTPS密文传输，HTTP明文传输
连接方式不同
HTTPS=HTTP+加密+认证+完整性保护，较HTTP安全

参考：《计算机网络自顶向下法》、《深入分析Java Web》