面试中网络知识点总结

最新推荐文章于 2025-06-02 10:34:59 发布

之未央Yjm

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分类专栏：网络学习 Web 文章标签：网络 tcp 三次握手四次挥手 HTTP

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面试中网络知识点总结

1. OSI 分为几层？

七层：物理层（比特流）、数据链路层（帧）、网络层（包）、传输层（段）、会话层（数据）、表示层（数据）、应用层（数据）。如下图：

OSI七层图解

2. TCP/IP分为几层？

四层：网络接口层（PPP）、网际层（IP、ICMP）、传输层（TCP、UDP）、应用层（TELNET、FTP、SMTP）。如下图

TCP/IP分层细解

3. 相关数据交换设备使用在哪？

网关：应用层、传输层（网关在传输层上以实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关的结构也和路由器类似，不同的是互连层。网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连）
路由器：网络层（路由选择、存储转发）
交换机：数据链路层、网络层（识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中）
网桥：数据链路层（将两个LAN连起来，根据MAC地址来转发帧）
集线器（Hub）：物理层（纯硬件设备，主要用来连接计算机等网络终端）
中继器：物理层（在比特级别对网络信号进行再生和重定时，从而使得它们能够在网络上传输更长的距离）

4. IP地址分类

A类网络网络号是前1个字节、B类网络网络号是前2个字节、C类网络网络号是前3个字节

A类地址：首位为0，1.0.0.1~~126.255.255.254；主机号24位
B类地址：首位为10，128.0.0.1~~191.255.255.254；主机号16位
C类地址：首位为110，192.0.0.1~~223.255.255.254；主机号8位
D类地址（多播地址，也叫做组播地址）：首位为1110，224.0.0.1~~239.255.255.254
E类地址：此类地址是保留地址，首位为11110，240.0.0.1~~254.255.255.254

5.TCP三次握手、四次挥手详解

三次握手：TCP连接的建立

图解TCP三次握手

TCP服务器进程先创建传输控制块TCB，时刻准备接受客户进程的连接请求，此时服务器就进入了LISTEN（监听）状态；
TCP客户进程也是先创建传输控制块TCB，然后向服务器发出连接请求报文，这是报文首部中的同部位SYN=1，同时选择一个初始序列号 seq=x ，此时，TCP客户端进程进入了 SYN-SENT（同步已发送状态）状态。TCP规定，SYN报文段（SYN=1的报文段）不能携带数据，但需要消耗掉一个序号。
TCP服务器收到请求报文后，如果同意连接，则发出确认报文。确认报文中应该 ACK=1，SYN=1，确认号是ack=x+1，同时也要为自己初始化一个序列号 seq=y，此时，TCP服务器进程进入了SYN-RCVD（同步收到）状态。这个报文也不能携带数据，但是同样要消耗一个序号。
TCP客户进程收到确认后，还要向服务器给出确认。确认报文的ACK=1，ack=y+1，自己的序列号seq=x+1，此时，TCP连接建立，客户端进入ESTABLISHED（已建立连接）状态。TCP规定，ACK报文段可以携带数据，但是如果不携带数据则不消耗序号。
当服务器收到客户端的确认后也进入ESTABLISHED状态，此后双方就可以开始通信了。

为什么要三次握手，两次握手可以吗？

主要防止已经失效的连接请求报文突然又传送到了服务器，从而产生错误。

如果使用的是两次握手建立连接，假设有这样一种场景，客户端发送了第一个请求连接并且没有丢失，只是因为在网络结点中滞留的时间太长了，由于TCP的客户端迟迟没有收到确认报文，以为服务器没有收到，此时重新向服务器发送这条报文，此后客户端和服务器经过两次握手完成连接，传输数据，然后关闭连接。此时此前滞留的那一次请求连接，网络通畅了到达了服务器，这个报文本该是失效的，但是，两次握手的机制将会让客户端和服务器再次建立连接，这将导致不必要的错误和资源的浪费。
如果采用的是三次握手，就算是那一次失效的报文传送过来了，服务端接受到了那条失效报文并且回复了确认报文，但是客户端不会再次发出确认。由于服务器收不到确认，就知道客户端并没有请求连接。

TCP连接的释放（四次挥手）

这里写图片描述

客户端进程发出连接释放报文，并且停止发送数据。释放数据报文首部，FIN=1，其序列号为seq=u（等于前面已经传送过来的数据的最后一个字节的序号加1），此时，客户端进入FIN-WAIT-1（终止等待1）状态。 TCP规定，FIN报文段即使不携带数据，也要消耗一个序号。
服务器收到连接释放报文，发出确认报文，ACK=1，ack=u+1，并且带上自己的序列号seq=v，此时，服务端就进入了CLOSE-WAIT（关闭等待）状态。TCP服务器通知高层的应用进程，客户端向服务器的方向就释放了，这时候处于半关闭状态，即客户端已经没有数据要发送了，但是服务器若发送数据，客户端依然要接受。这个状态还要持续一段时间，也就是整个CLOSE-WAIT状态持续的时间。
客户端收到服务器的确认请求后，此时，客户端就进入FIN-WAIT-2（终止等待2）状态，等待服务器发送连接释放报文（在这之前还需要接受服务器发送的最后的数据）。
服务器将最后的数据发送完毕后，就向客户端发送连接释放报文，FIN=1，ack=u+1，由于在半关闭状态，服务器很可能又发送了一些数据，假定此时的序列号为seq=w，此时，服务器就进入了LAST-ACK（最后确认）状态，等待客户端的确认。
客户端收到服务器的连接释放报文后，必须发出确认，ACK=1，ack=w+1，而自己的序列号是seq=u+1，此时，客户端就进入了TIME-WAIT（时间等待）状态。注意:此时TCP连接还没有释放，必须经过2∗MSL（最长报文段寿命）的时间后，当客户端撤销相应的TCB后，才进入CLOSED状态。
服务器只要收到了客户端发出的确认，立即进入CLOSED状态。同样，撤销TCB后，就结束了这次的TCP连接。可以看到，服务器结束TCP连接的时间要比客户端早一些。

为什么客户端需要等待2MSL？

MSL（Maximum Segment Lifetime），TCP允许不同的实现可以设置不同的MSL值。

第一，保证客户端发送的最后一个ACK报文能够到达服务器，因为这个ACK报文可能丢失，站在服务器的角度看来，我已经发送了FIN+ACK报文请求断开了，客户端还没有给我回应，应该是我发送的请求断开报文它没有收到，于是服务器又会重新发送一次，而客户端就能在这个2MSL时间段内收到这个重传的报文，接着给出回应报文，并且会重启2MSL计时器。

第二，防止类似与“三次握手”中提到了的“已经失效的连接请求报文段”出现在本连接中。客户端发送完最后一个确认报文后，在这个2MSL时间中，就可以使本连接持续的时间内所产生的所有报文段都从网络中消失。这样新的连接中不会出现旧连接的请求报文。

为什么建立连接是三次握手，关闭连接确是四次挥手呢？

建立连接的时候，服务器在LISTEN状态下，收到建立连接请求的SYN报文后，把ACK和SYN放在一个报文里发送给客户端。
而关闭连接时，服务器收到对方的FIN报文时，仅仅表示对方不再发送数据了但是还能接收数据，而自己也未必全部数据都发送给对方了，所以己方可以立即关闭，也可以发送一些数据给对方后，再发送FIN报文给对方来表示同意现在关闭连接，因此，己方ACK和FIN一般都会分开发送，从而导致多了一次。

如果建立连接之后，客户端出现故障，怎么办？？

因为TCP设有一个保活计时器，客户端如果出现故障，服务器不能一直等下去，白白浪费资源。服务器每收到一次客户端的请求后都会重新复位这个计时器，时间通常是设置为2小时，若两小时还没有收到客户端的任何数据，服务器就会发送一个探测报文段，以后每隔75分钟发送一次。若一连发送10个探测报文仍然没反应，服务器就认为客户端出了故障，接着就关闭连接。

cookie是浏览器保存在用户电脑上的一小段文本，用来保存用户在网站上的必要的信息。Web页面或服务器告诉浏览器按照一定的规范存储这些信息，并且在以后的所有请求中，这些信息就会自动加在http请求头中发送给服务器，服务器根据这些信息判断不同的用户。并且cookie本身是安全的
session的作用和cookie差不多，也是用来解决Http协议不能维持状态的问题。但是session只存储在服务器端的，不会在网络中进行传输，所以较cookie来说，session相对安全一些。但是session是依赖cookie的，当用户访问某一站点时，服务器会为这个用户产生唯一的session_id,并把这个session_id以cookie的形式发送到客户端，以后的客户端的所有请求都会自动携带这个cookie（前提是浏览器支持并且没有禁用cookie）。

如图来了解下session的工作原理
Session工作原理

7. 浏览器从输入URL到页面展示，这个过程发生了什么？

1. 输入地址

当我们开始在浏览器中输入网址的时候，浏览器其实就已经在智能的匹配可能得 url 了，他会从历史记录，书签等地方，找到已经输入的字符串可能对应的 url，然后给出智能提示，让你可以补全url地址。对于 google的chrome 的浏览器，他甚至会直接从缓存中把网页展示出来，就是说，你还没有按下 enter，页面就出来了。

2. 浏览器查找域名的 IP 地址

请求一旦发起，浏览器首先要做的事情就是解析这个域名，一般来说，浏览器会首先查看本地硬盘的 hosts 文件，看看其中有没有和这个域名对应的规则，如果有的话就直接使用 hosts 文件里面的 ip 地址。
如果在本地的 hosts 文件没有能够找到对应的 ip 地址，浏览器会发出一个 DNS请求到本地DNS服务器。本地DNS服务器一般都是你的网络接入服务器商提供，比如中国电信，中国移动。
查询你输入的网址的DNS请求到达本地DNS服务器之后，本地DNS服务器会首先查询它的缓存记录，如果缓存中有此条记录，就可以直接返回结果，此过程是递归的方式进行查询。如果没有，本地DNS服务器还要向DNS根服务器进行查询。
根DNS服务器没有记录具体的域名和IP地址的对应关系，而是告诉本地DNS服务器，你可以到域服务器上去继续查询，并给出域服务器的地址。这种过程是迭代的过程。
本地DNS服务器继续向域服务器发出请求，在这个例子中，请求的对象是.com域服务器。.com域服务器收到请求之后，也不会直接返回域名和IP地址的对应关系，而是告诉本地DNS服务器，你的域名的解析服务器的地址。
最后，本地DNS服务器向域名的解析服务器发出请求，这时就能收到一个域名和IP地址对应关系，本地DNS服务器不仅要把IP地址返回给用户电脑，还要把这个对应关系保存在缓存中，以备下次别的用户查询时，可以直接返回结果，加快网络访问。

图解如下：

这里写图片描述

3. 浏览器向 web 服务器发送一个 HTTP 请求

拿到域名对应的IP地址之后，浏览器会以一个随机端口（1024<端口<65535）向服务器的WEB程序（常用的有httpd,nginx等）80端口发起TCP的连接请求。这个连接请求到达服务器端后（这中间通过各种路由设备，局域网内除外），进入到网卡，然后是进入到内核的TCP/IP协议栈（用于识别该连接请求，解封包，一层一层的剥开），还有可能要经过Netfilter防火墙（属于内核的模块）的过滤，最终到达WEB程序，最终建立了TCP/IP的连接。

4. 服务器的永久重定向响应

服务器给浏览器响应一个301永久重定向响应，这样浏览器就会访问“http://www.google.com/” 而非“http://google.com/”。

　　为什么服务器一定要重定向而不是直接发送用户想看的网页内容呢？其中一个原因跟搜索引擎排名有关。如果一个页面有两个地址，就像http://www.yy.com/和http://yy.com/，搜索引擎会认为它们是两个网站，结果造成每个搜索链接都减少从而降低排名。而搜索引擎知道301永久重定向是什么意思，这样就会把访问带www的和不带www的地址归到同一个网站排名下。还有就是用不同的地址会造成缓存友好性变差，当一个页面有好几个名字时，它可能会在缓存里出现好几次。

5. 浏览器跟踪重定向地址

现在浏览器知道了 “http://www.google.com/“才是要访问的正确地址，所以它会发送另一个http请求。

6. 服务器处理请求

经过前面的重重步骤，我们终于将我们的http请求发送到了服务器这里，其实前面的重定向已经是到达服务器了，那么，服务器是如何处理我们的请求的呢？

　　后端从在固定的端口接收到TCP报文开始，它会对TCP连接进行处理，对HTTP协议进行解析，并按照报文格式进一步封装成HTTP Request对象，供上层使用。

　　一些大一点的网站会将你的请求到反向代理服务器中，因为当网站访问量非常大，网站越来越慢，一台服务器已经不够用了。于是将同一个应用部署在多台服务器上，将大量用户的请求分配给多台机器处理。此时，客户端不是直接通过HTTP协议访问某网站应用服务器，而是先请求到Nginx，Nginx再请求应用服务器，然后将结果返回给客户端，这里Nginx的作用是反向代理服务器。同时也带来了一个好处，其中一台服务器万一挂了，只要还有其他服务器正常运行，就不会影响用户使用。
　　如图所示：
　　这里写图片描述
　　通过Nginx的反向代理，我们到达了web服务器，服务端脚本处理我们的请求，访问我们的数据库，获取需要获取的内容等等，当然，这个过程涉及很多后端脚本的复杂操作。由于对这一块不熟，所以这一块只能介绍这么多了。

7. 服务器返回一个 HTTP 响应

经过前面的6个步骤，服务器收到了我们的请求，也处理我们的请求，到这一步，它会把它的处理结果返回，也就是返回一个HTPP响应。

8. 浏览器显示 HTML

在浏览器没有完整接受全部HTML文档时，它就已经开始显示这个页面了，浏览器是如何把页面呈现在屏幕上的呢？不同浏览器可能解析的过程不太一样，这里我们只介绍webkit的渲染过程，下图对应的就是WebKit渲染的过程，这个过程包括：

解析html以构建dom树 -> 构建render树 -> 布局render树 -> 绘制render树
这里写图片描述
　　浏览器在解析html文件时，会”自上而下“加载，并在加载过程中进行解析渲染。在解析过程中，如果遇到请求外部资源时，如图片、外链的CSS、iconfont等，请求过程是异步的，并不会影响html文档进行加载。