网络发展 独立模式：计算机之间相互独立； 网络互联：多台计算机连接在一起，完成数据共享； 局域网LAN:将计算机通过交换机和路由器连接在一起； 广域网WAN:将远隔千里发计算机都连在一起； 城域网MAN：在一个城市范围内建立的计算机通信网；
认识“协议”: 两台主机通信之间相互“约定的格式”。 计算机之间的传输媒介是光信号和电信号。通过“频率”和“强弱”来表示0和1这样的 信息。要想传递各种不同的信息，就需要约定好双方的数据格式。
初识网络协议 协议分层：将网络通信分成不同层次处理 协议分层的好处： 1.封装 2.解耦（高内聚，低耦合）
OSI七层模型： TCP/IP五层（或四层）模型：
很多交换机也实现了网络层的转发； 很多路由器也实现了部分传输层的内容（比如端口转发）；
对比两种协议的对应关系：
网络传输基本流程 同一个网段内的两台主机进行文件传输
应用层 HTTP/HTTP/HTTPS/FTP/SSH 应用程序相关 传输层 UDP/TCP 网络层 IP 操作系统内核 数据链路层 以太网 物理层 以太网 硬件和驱动程序负责
重点：应用层与传输层 两台计算机通过TCP/IP协议通信时遵守对应协议
数据包封装和分用 数据包：在每层名字不同（数据包----数据段----数据报-----数据帧） 封装：上层协议将数据交给下层协议，打上包装，加上一个数据首部 分用：下层协议将数据分解析出来，交给上层协议
自定制协议 1.约定好客户端请求（request）包含什么信息，服务器响应（response）包含什么信息 2.约定数据的格式，本质上互联网传输的都是（二进制）字符串（序列化\反序列化）
应用层 应用层和应用程序直接相关，这部分是和程序员打交道最多的地方。 HTTP协议 HTTP/HTTPS：超文本传输协议，当前使用最广泛的应用层协议 HTTPS：多了一层加密
认识URL 网址可称为URL
urlencode/urldecode转义： 若参数中含有"/""?“这种url特殊字符，就要进行转义，如我们常见的"c++&”，其中“+”被转义为“+” DNS域名解析： 域名转换成IP地址的过程（8.8.8.8/114.114.114.114）。 Fiddler抓包工具：查看完整的HTTP请求和响应数据
HTTP的常用方法 1.get ：获取资源 2.post：传输实体主体 get与post 的区别： get请求通常是把数据通过query_string来传输； post通常是把数据通过body来传递。 但是登录的时候多半会用post请求，它不会将用户名和密码明文放在url上。 但通过抓包工具就可以轻松将用户名和密码抓出来。
HTTP状态码 1 x x （临时响应）：接收的请求正在处理 2 x x （成功） 3 x x （已重定向）：需要进行附加操作以完成请求 301 永久重定向 302 临时重定向 4 x x （请求错误）：服务器无法处理请求 404 找不到网页 403 已禁止 401 未授权 400 请求失败，服务器不理解请求语法 418 是一个彩蛋：“I’m a twapot” 5 x x （错误状态）：服务器处理请求出错
HTTP协议中常见的header(键值对) Content-Type: 数据类型（text/html等） Content-Length: Body的长度（字节） Host: 客户端告知服务器，所请求的资源是在哪个主机的端口上 User-Agent： 表示操作系统和浏览器的型号。 Referer: 表示当前页面是从哪个页面跳转过来的 location: 搭配3xx状态码使用，告诉客户端接下来要去哪里访问 Cookie： 浏览器存储数据的一种重要方式。里面的具体内容都是由对应产品的程序员自行决定的。但是一般这里面包含了用户身份标识,可能存放session id(会话id)
Cookie和Session之间的理解 Cookie只是浏览器存储数据的 一种方式（客户端概念） Session是服务器进行描述用户身份信息的方式（服务器端概念） 实现Session机制的过程中（程序员手动实现），通常要把Session id放在cookie中保存。
传输层传输层关注的是起点和终点 传输层TCP/UDP 相同点 UDP 与TCP都是全双工 全双工：可以同时进行信号的双向传输。指A–>B的同时B–>A，是瞬时同步的。 不同点 UDP是一个比较简单的协议（通信效率更高一些） 1.无连接 2.不可靠 3.面向数据报 TCP是一个比较复杂的协议 1.有连接 2.可靠传输 （发送者能感知到失败） 3.面向字节流
UDP协议 UDP协议格式 端口号传输层： 区分这个数据要交给那个程序来处理（HTTP默认端口号为80） UDP的报文长度： 最多16位（64k），这是一个较小的数字 限制了应用层协议的数据长度，一旦数据长度超出了UDP的表示范围，就会出现问题 可以在应用层通过代码把应用数据拆分成多个数据报，在使用多个UDP数据报来分别发送 UDP校验和： 比较简短，同时最好能和内容相关联 UDP中使用的是CRC循环冗余校验的方式 uint16_t checksum = 0 for(一次遍历数据包的每个字节){ checksum += 当前字节的值 }
发送者在发送之前先计算了一个校验和checksum1并把数据和checksum1 一起发送到对端 接收端也按照相同的规则计算校验和checksum2. 对比checksum1与checksum2是否相同
基于UDP的应用层协议 NFS: 网络文件系统 TFTP: 简单文件传输协议 DHCP: 动态主机配置协议 BOOTP: 启动协议(用于无盘设备启动) DNS: 域名解析协议
TCP协议 TCP最核心机制 1.可靠传输 2.尽量提高传输效率
TCP相关机制 TCP的相关机制有很多，都是围绕上述两点展开的： 可靠性（主）---->确认应答/超时重传/连接管理 传输效率（次）---->滑动窗口/快速重传 ---->流量控制 （延时应答 / 捎带应答） ---->拥塞控制 一.确认应答（可靠性的核心机制） 对于序号来说，按照每个字节的方式来编号的 确认序号来说，表示当前序号之前的数据已经正确收到 接下来对端应该给我发送确认序号开始的数据
二.超时重传（可靠性的核心机制）和确认应答相辅相成 如果对方没有确认应答，此时隔一定时间之后，就需要重复传输此数据 重传是为了进一步的降低丢包的可能性 重传的间隔时间采取的是一种比较悲观的态度，等待时间越来越长 如果达到一定的次数之后对方还没有响应，就断开和对方通信的连接。 如果是是应答数据包丢失（ACK），同样会超时重传，此时就导致接收方收到了两份相同的数据。TCP会根据序号来自动去重
三.连接管理（也是可靠性的一部分） 建立连接的意义： 1.双方先试探下对方是否适合和我进行通信 2.双方可以协商一些重要的数据 序号从几号开始
四.滑动窗口（提高传输效率） 窗口的含义是：不等待ACK的情况下最多发多少数据 滑动的含义：每次收到ACK数据的同时，就继续往后发下一组数据 如果窗口越大，传输效率越高 窗口也不能无限大，如果窗口太大可能会影响到可靠性 滑动窗口中如果丢包，采用快速重传的方式来进行重传 快速重传本质上就是超时重传，只不过，重传的时候没有拖泥带水，只重传了真正丢包的数据
五.流量控制 窗口越大，传输效率越高，但是窗口也不能无限大。如果窗口太大，可能接收端，处理不过来 如果生产速度超过了消费速度，接收缓冲区的内容就会越积越多，达到一定程度缓冲区满了，此时在传输的数据就会丢包 使用接收缓冲区空间大小这个指标衡量接收端的处理能力，来控制发送端的窗口大小（发送速度） 接收端的缓冲区空余空间大小，作为TCP协议报头中的窗口大小，这个值就是发送端的滑动窗口大小的一个“建议值”
六.拥塞控制 滑动窗口的窗口大小不能无限大，即使接收端处理速度很快，也可能因为网络环境不佳导致数据丢包。 最终的滑动窗口大小是由 流量控制 和 拥塞控制 共同决定的，最终结果为两者的较小值 拥塞窗口：拥塞控制机制所建议的窗口大小，从一个比较小的数字开始，如果网络畅通，放大窗口大小，如果网络丢包，缩小窗口大小 慢开始：刚开始传输的时候拥塞窗口设置的小一些。
七.延时应答（提高传输效率） 在可靠性的基础上，尽量提高窗口大小。 也是和滑动窗口以及流量控制相关 流量控制中需要在ACK中反馈接受接受缓冲区剩余空间的大小。此时采用的策略是，收到数据不立刻返回ACK，而是等一会。等的过程中，程序就能消费一些缓冲区中的数据，从而导致反馈的窗口大小就要更大一些。
八.捎带应答（提高传输效率） 建立在延时应答的基础上的 内核反馈ACK的实际和程序反馈响应的时机合二为一。通过同一个数据报同时带上两方面的信息。
九.面向字节流 写入数据和读取数据时可以调用多个方法同时进行，也可以调用多次方法多次完成 粘包问题 由于面向字节流读取数据方式没有具体的约定，很难从接收缓存区中直接获取到一个完整的应用层数据包 解决粘包问题只能从应用层角度入手 只要在应用层协议设定的时候，明确包的边界就可以了 1.指定分隔符 2.指定包的长度
十.异常情况 1.程序异常结束（没有影响，四次挥手正常完成） 2.系统关机（没有影响，先强制关闭所有程序） 3.主机掉电/拔网线（有影响） a)掉电的是接收方，发送方会触发超时重传，尝试重新建立连接，彻底释放连接 b)掉电的是发送方，接收方如果一直收不到数据的话，达到一定时间之后，就会给对方发送一个“心跳包”，如果没有心跳了，就会重新尝试建立连接，如果连接建立失败，彻底释放连接。
三次握手建立连接，四次挥手断开连接 三次握手 SYN:同步报文段，由操作系统内核发送 ACK：确认报文段，由操作系统内核发送
三次握手涉及到的状态变化： 1.LISTEN状态（服务器）：手机开机，且信号良好 2.ESTABLISHED状态（客户端/服务器）：电话拨通且对方接听了
四次挥手 四次挥手的过程：
ACK是由内核控制 FIN是由用户代码控制的，执行到socket对象的关闭方法的时候，才会发送FIN 双方各自向对方发送FIN，再各自向对方发送ACK，中间的两次交换，可能合并成一个 中间件：一些特定功能的服务器，这些服务器程序和业务无关，数据库就可以理解为一种中间件 消息队列（服务器）：一种特殊的队列，不是严格的先进先出，引入了“类型”概念
四次挥手的状态转换： 1.CLOSE_WAIT：收到第一个FIN的一方进入LIOSE_WAIT，是为了等待代码中调用 关闭 方法 如果你发现服务器上出现大量的CLOSE_WAIT状态，意味着代码有bug，忘记调用close方法了 2.TIME_WAIT：主动断开连接的一方进入TIME_WAIT状态，存在的意义是为了一旦最后一个ACK丢包，还有机会进行重传 TIME_WAIT会存在一定的时间，在超出这个时间（2MSL）之后，TIME_WAIT状态才会真正消失，释放对应的连接 MSL表示互联网上任何两点之间传输数据的最大时间。1min
TCP与UDP的对比 1.如果需要使用可靠传输，优先考虑TCP 2.如果传输的单个数据报比较大，还是考虑TCP 3.如果对可靠性要求没那么高，但是对性能，要求很高，优先考虑UDP 4.如果需要实现广播，优先考虑UDP
面试题：如何使用UDP来完成可靠传输？ 只能在应用层通过代码来手动实现（TCP超时重传，序列号，确认号，滑动窗口）每一层关系
网络层网络层负责规划出一条或多条从起点到终点的路线 IP协议（物流公司） 1.地址管理 IP地址：通过一个整数来表示一个地址，使用点分十进制来表示（192.168.1.100） IPV4：一个IP地址是一个32位的整数 IP地址不够用的问题： a）动态分配IP 某个主机上网，就分配IP，不上网，就不分配 b)NAT机制，很多主机共用同一个IP地址路由器（NAT设备根据端口号来进一步区分数据交给那个主机） c)IPV6彻底解决问题 网段划分：IP地址的前半部分划分成网络号，后半部分划分成主机号 网段划分是为了组建不同的局域网，路由器来链接不同的局域网。同一个局域网中的若干设备，网络号相同，但是主机号不相同 子网掩码：/24表示子网掩码 子网掩码也是一个32位的整数，前半部分都是1后半部分都是0 网络号：子网掩码按位与上IP地址 特殊的IP: 将IP地址中的主机地址全部设为0，就成了网络号，代表这个局域网； 将IP地址中的主机地址全部设为1，就是广播地址，用于给同一个链路中相互连接的所有主机发送数据包； 本机环回（loop back）测试：用127.*的IP地址来测，通常是127.0.0.1；（表自己）
2.路由选择 相当于地图软件的导航功能
数据链路层数据链路层更关注两个相邻节点之间如何传输数据 ARP协议：IP地址 —>MAC地址之间的转换 MTU：一个数据链路层的数据帧所搭载的数据最大长度 以太网的MTU1500字节 对于IP协议的影响：会导致IP数据报产生分包
