计算机网络体系结构

OSI、TCP/IP、五层协议的体系结构

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OSI分层 （7层）：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。

TCP/IP分层（4层）：网络接口层、 网际层、运输层、 应用层。

五层协议 （5层）：物理层、数据链路层、网络层、运输层、 应用层。

每一层的作用

  1. 物理层：通过媒介传输比特，确定机械及电气规范（比特Bit）。
  2. 数据链路层：将比特组装成帧和点到点的传递（帧Frame）。
  3. 网络层：负责数据包从源到宿的传递和网际互连（包PackeT）。
  4. 传输层：提供端到端的可靠报文传递和错误恢复（段Segment）。
  5. 会话层：建立、管理和终止会话（会话协议数据单元SPDU）。
  6. 表示层：对数据进行翻译、加密和压缩（表示协议数据单元PPDU）。
  7. 应用层：允许访问OSI环境的手段（应用协议数据单元APDU）。

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每一层的协议

物理层：RJ45、CLOCK、IEEE802.3 （中继器，集线器，网关）。

数据链路：PPP、FR、HDLC、VLAN、MAC （网桥，交换机）。

网络层：IP、ICMP、IP、ARP、NAT、RIP…

传输层：TCP、UDP、SPX。

会话层：NFS、SQL、NETBIOS、RPC。

表示层：JPEG、MPEG、ASII。

应用层常见协议：

  • FTP(21端口)：文件传输协议
  • SSH(22端口)：远程登陆
  • TELNET(23端口)：远程登录
  • SMTP(25端口)：发送邮件
  • POP3(110端口)：接收邮件
  • HTTP(80端口)：超文本传输协议
  • DNS(53端口)：运行在UDP上，域名解析服务。

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路由器、交换机位于哪一层？

  • 路由器网络层，根据IP地址进行寻址；
  • 交换机数据链路层，根据MAC地址进行寻址。

传输层：TCP和UDP

什么是三次握手 (three-way handshake)？

如下图所示，下面的两个机器人通过3次握手确定了对方能正确接收和发送消息：

TCP三次握手

  • 客户端–发送带有 SYN 标志的数据包—一次握手–服务端；
  • 服务端–发送带有 SYN/ACK 标志的数据包—二次握手–客户端；
  • 客户端–发送带有带有 ACK 标志的数据包—三次握手–服务端。
三次握手

详细说明：

  • 第一次握手：Client将SYN置1，随机产生一个初始序列号seq发送给Server，进入SYN_SENT状态；
  • 第二次握手：Server收到Client的SYN=1之后，知道客户端请求建立连接，将自己的SYN置1，ACK置1，产生一个acknowledge number=sequence number+1，并随机产生一个自己的初始序列号，发送给客户端，进入SYN_RCVD状态；
  • 第三次握手：客户端检查acknowledge number是否为序列号+1，ACK是否为1，检查正确之后将自己的ACK置为1，产生一个acknowledge number=服务器发的序列号+1，发送给服务器，进入ESTABLISHED状态；服务器检查ACK为1和acknowledge number为序列号+1之后，也进入ESTABLISHED状态；完成三次握手，连接建立。

TCP建立连接可以两次握手吗？为什么?

不可以。有两个原因：

  1. 可能会出现已失效的连接请求报文段又传到了服务器端。

client 发出的第一个连接请求报文段并没有丢失，而是在某个网络结点长时间的滞留了，以致延误到连接释放以后的某个时间才到达 server。本来这是一个早已失效的报文段。但 server 收到此失效的连接请求报文段后，就误认为是 client 再次发出的一个新的连接请求。于是就向 client 发出确认报文段，同意建立连接。假设不采用 “三次握手”，那么只要 server 发出确认，新的连接就建立了。由于现在 client 并没有发出建立连接的请求，因此不会理睬 server 的确认，也不会向 server 发送数据。但 server 却以为新的运输连接已经建立，并一直等待 client 发来数据。这样，server 的很多资源就白白浪费掉了。采用 “三次握手” 的办法可以防止上述现象发生。例如刚才那种情况，client 不会向 server 的确认发出确认。server 由于收不到确认，就知道 client 并没有要求建立连接。

  1. 两次握手无法保证Client正确接收第二次握手的报文（Server无法确认Client是否收到），也无法保证Client和Server之间成功互换初始序列号。

可以采用四次握手吗？为什么？

可以。但是会降低传输的效率。

四次握手是指：第二次握手：Server只发送ACK和acknowledge number；而Server的SYN和初始序列号在第三次握手时发送；原来协议中的第三次握手变为第四次握手。出于优化目的，四次握手中的二、三可以合并。

第三次握手中，如果客户端的ACK未送达服务器，会怎样？

Server端： 由于Server没有收到ACK确认，因此会重发之前的SYN+ACK（默认重发五次，之后自动关闭连接进入CLOSED状态），Client收到后会重新传ACK给Server。

Client端，两种情况：

  1. 在Server进行超时重发的过程中，如果Client向服务器发送数据，数据头部的ACK是为1的，所以服务器收到数据之后会读取 ACK number，进入 establish 状态
  2. 在Server进入CLOSED状态之后，如果Client向服务器发送数据，服务器会以RST包应答。

如果已经建立了连接，但客户端出现了故障怎么办？

服务器每收到一次客户端的请求后都会重新复位一个计时器，时间通常设置为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秒钟发送一次。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。

初始序列号是什么？

TCP连接的一方A，随机选择一个32位的序列号（Sequence Number）作为发送数据的初始序列号（Initial Sequence Number，ISN），比如为1000，以该序列号为原点，对要传送的数据进行编号：1001、1002…三次握手时，把这个初始序列号传送给另一方B，以便在传输数据时，B可以确认什么样的数据编号是合法的；同时在进行数据传输时，A还可以确认B收到的每一个字节，如果A收到了B的确认编号（acknowledge number）是2001，就说明编号为1001-2000的数据已经被B成功接受。

为什么要传回 SYN？

接收端传回发送端所发送的 SYN 是为了告诉发送端，我接收到的信息确实就是你所发送的信号了。

SYN 是 TCP/IP 建立连接时使用的握手信号。在客户机和服务器之间建立正常的 TCP 网络连接时，客户机首先发出一个 SYN 消息，服务器使用 SYN-ACK 应答表示接收到了这个消息，最后客户机再以 ACK(Acknowledgement[汉译：确认字符 ,在数据通信传输中，接收站发给发送站的一种传输控制字符。它表示确认发来的数据已经接受无误。 ]）消息响应。这样在客户机和服务器之间才能建立起可靠的TCP连接，数据才可以在客户机和服务器之间传递。

传了 SYN,为啥还要传 ACK？

双方通信无误必须是两者互相发送信息都无误。传了 SYN，证明发送方到接收方的通道没有问题，但是接收方到发送方的通道还需要 ACK 信号来进行验证。

什么是四次挥手？

四次挥手
  • 第一次挥手：Client将FIN置为1，发送一个序列号seq给Server，进入FIN_WAIT_1状态；
  • 第二次挥手：Server收到FIN之后，发送一个ACK=1，acknowledge number=收到的序列号+1，进入CLOSE_WAIT状态。此时客户端已经没有要发送的数据了，但仍可以接受服务器发来的数据。
  • 第三次挥手：Server将FIN置1，发送一个序列号给Client，进入LAST_ACK状态；
  • 第四次挥手：Client收到服务器的FIN后，进入TIME_WAIT状态；接着将ACK置1，发送一个acknowledge number=序列号+1给服务器，服务器收到后，确认acknowledge number后，变为CLOSED状态，不再向客户端发送数据。客户端等待2*MSL（报文段最长寿命）时间后，也进入CLOSED状态。最终完成四次挥手。

为什么不能把服务器发送的ACK和FIN合并起来，变成三次挥手（CLOSE_WAIT状态意义是什么）？

因为服务器收到客户端断开连接的请求时，可能还有一些数据没有发完，这时先回复ACK，表示接收到了断开连接的请求。等到数据发完之后再发FIN，断开服务器到客户端的数据传送。

如果第二次挥手时服务器的ACK没有送达客户端，会怎样？

客户端没有收到ACK确认，会重新发送FIN请求。

客户端TIME_WAIT状态的意义是什么？

第四次挥手时，客户端发送给服务器的ACK有可能丢失，TIME_WAIT状态就是用来重发可能丢失的ACK报文。如果Server没有收到ACK，就会重发FIN，如果Client在2*MSL的时间内收到了FIN，就会重新发送ACK并再次等待2MSL，防止Server没有收到ACK而不断重发FIN。

MSL(Maximum Segment Lifetime)：指一个片段在网络中最大的存活时间，2MSL就是一个发送和一个回复所需的最大时间。如果直到2MSL，Client都没有再次收到FIN，那么Client推断ACK已经被成功接收，则结束TCP连接。

TCP如何实现流量控制？

滑动窗口

使用滑动窗口协议实现流量控制。防止发送方发送速率太快，接收方缓存区不够导致溢出。接收方会维护一个接收窗口 receiver window（窗口大小单位是字节），接受窗口的大小是根据自己的资源情况动态调整的，在返回ACK时将接收窗口大小放在TCP报文中的窗口字段告知发送方。发送窗口的大小不能超过接受窗口的大小，只有当发送方发送并收到确认之后，才能将发送窗口右移。

发送窗口的上限为接受窗口和拥塞窗口中的较小值。接受窗口表明了接收方的接收能力，拥塞窗口表明了网络的传送能力。

滑动窗口

什么是零窗口（接收窗口为0时会怎样）？

如果接收方没有能力接收数据，就会将接收窗口设置为0，这时发送方必须暂停发送数据，但是会启动一个持续计时器(persistence timer)，到期后发送一个大小为1字节的探测数据包，以查看接收窗口状态。如果接收方能够接收数据，就会在返回的报文中更新接收窗口大小，恢复数据传送。

TCP的拥塞控制是怎么实现的？

拥塞控制

拥塞控制主要由四个算法组成：慢启动（Slow Start）、拥塞避免（Congestion voidance）、快重传 （Fast Retransmit）、快恢复（Fast Recovery）

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  1. 慢启动：刚开始发送数据时，先把拥塞窗口（congestion window）设置为一个最大报文段MSS的数值，每收到一个新的确认报文之后，就把拥塞窗口加1个MSS。这样每经过一个传输轮次（或者说是每经过一个往返时间RTT），拥塞窗口的大小就会加倍。
slow start

  1. 拥塞避免：当拥塞窗口的大小达到慢启动门限(slow start threshold)时，开始执行拥塞避免算法，拥塞窗口大小不再指数增加，而是线性增加，即每经过一个传输轮次只增加1MSS。

    无论在慢开始阶段还是在拥塞避免阶段，只要发送方判断网络出现拥塞（其根据就是没有收到确认），就要把慢开始门限ssthresh设置为出现拥塞时的发送方窗口值的一半（但不能小于2），然后把拥塞窗口cwnd重新设置为1，执行慢开始算法。（这是不使用快重传的情况）

  2. 快重传：快重传要求接收方在收到一个失序的报文段后就立即发出重复确认（为的是使发送方及早知道有报文段没有到达对方）而不要等到自己发送数据时捎带确认。快重传算法规定，发送方只要一连收到三个重复确认就应当立即重传对方尚未收到的报文段，而不必继续等待设置的重传计时器时间到期。

快重传
  1. 快恢复：当发送方连续收到三个重复确认时，就把慢开始门限减半，然后执行拥塞避免算法。不执行慢开始算法的原因：因为如果网络出现拥塞的话就不会收到好几个重复的确认，所以发送方认为现在网络可能没有出现拥塞。

也有的快重传是把开始时的拥塞窗口cwnd值再增大一点，即等于 ssthresh + 3*MSS 。这样做的理由是：既然发送方收到三个重复的确认，就表明有三个分组已经离开了网络。这三个分组不再消耗网络的资源而是停留在接收方的缓存中。可见现在网络中减少了三个分组，因此可以适当把拥塞窗口扩大些。

TCP如何最大利用带宽？

TCP速率受到三个因素影响：

  • 窗口：即滑动窗口大小，见 TCP如何实现流量控制。

  • 带宽：这里带宽是指单位时间内从发送端到接收端所能通过的“最高数据率”，是一种硬件限制。TCP发送端和接收端的数据传输数不可能超过两点间的带宽限制。发送端和接收端之间带宽取所通过线路的带宽最小值（如通过互联网连接）。

  • RTT：即Round Trip Time，表示从发送端到接收端的一去一回需要的时间，TCP在数据传输过程中会对RTT进行采样（即对发送的数据包及其ACK的时间差进行测量，并根据测量值更新RTT值），TCP根据得到的RTT值更新RTO值，即Retransmission TimeOut，就是重传间隔，发送端对每个发出的数据包进行计时，如果在RTO时间内没有收到所发出的数据包的对应ACK，则任务数据包丢失，将重传数据。一般RTO值都比采样得到的RTT值要大。

    带宽时延乘积

  • 带宽时延乘积=带宽*RTT，实际上等于发送端到接收端单向通道的数据容积的两倍，这里单向通道的数据容积可以这样来理解，单向通道看成是一条单行道马路，带宽就是马路的车道数，路上跑的汽车就是数据（不过这里所有汽车的速率都是一样的，且不会有人想超车，大家齐头并进），那么单向通道的数据容积就是这条单行道上摆满车，一共可以摆多少辆。带宽就是马路的车道数，带宽数乘以单向通道的数据容积就是路面上所能容纳的全部数据量。当路面上已经摆满的时候，就不能再往里面放了

  • 设滑动窗口大小为， 发送端和接收端的带宽为， RTT为。前面已经说过了，TCP发送数据时受滑动窗口的限制，当TCP将滑动窗口中的数据都发出后，在收到第一个ACK之前，滑动窗口大小是0，不能再发送数据了，必须等待ACK包使滑动窗口移动。那么在理想情况下，ACK包应该在什么时候到达呢？显然，就是在数据发出后的RTT时间后，ACK包到达。这也就是说，现在在不考虑丢包和拥塞情况下，TCP在一个RTT时间内能发出的最大数据量为 ，所以不考虑带宽限制下，TCP能一个时刻能达到的最大速度是

  • 现在再考虑带宽限制，前面说过当马路上摆满车的时候，就无法再往里放车了，同理，TCP发送端在 时间内，能往通道上放的最大数据量为 ，通过带宽时延乘积得到的容积限制为 。当 时，单向通道容积不构成瓶颈，速率的限制主要来源于窗口大小限制。而当 时，则就受到容积限制，即此时速率限制来源于带宽限制。因此，TCP的最大速率为

  • 在我们平时生活中使用的宽带网络，ADSL等环境下，因为带宽都比较小，从而 也比较小，再加上网络情况比较复杂，拥塞情况比较常见，所以这些网络环境下，TCP速率的主要限制因素在于带宽，丢包率等。长肥管道一般不太常见，多见于一些单位使用的专线网络，在这些网络中速率的主要限制因素就是窗口大小了，这也是传统TCP在这些网络环境中不能充分利用带宽的原因所在（因为传统TCP的窗口大小是用2字节表示的，所以最大只有65535（不考虑窗口扩大选项）），除了专线网络外，随着网络硬件技术的发展，万兆交换机的出现，局域网中也可能会出现带宽时延乘积较大的情况。

TCP与UDP的区别

  1. TCP是面向连接的，UDP是无连接的；什么叫无连接？UDP发送数据之前不需要建立连接。
  2. TCP是可靠的，UDP不可靠；UDP接收方收到报文后，不需要给出任何确认。
  3. TCP只支持点对点通信，UDP支持一对一、一对多、多对一、多对多。
  4. TCP是面向字节流的，UDP是面向报文的。面向字节流是指发送数据时以字节为单位，一个数据包可以拆分成若干组进行发送，而UDP一个报文只能一次发完。
  5. TCP有拥塞控制机制，UDP没有。网络出现的拥塞不会使源主机的发送速率降低，这对某些实时应用是很重要的，比如媒体通信，游戏。
  6. TCP首部开销（20字节）比UDP首部开销（8字节）要大。
  7. UDP 的主机不需要维持复杂的连接状态表。

什么时候选择TCP，什么时候选UDP？

对某些实时性要求比较高的情况，选择UDP，比如游戏，媒体通信，实时视频流（直播），即使出现传输错误也可以容忍；其它大部分情况下，HTTP都是用TCP，因为要求传输的内容可靠，不出现丢失。

HTTP可以使用UDP吗？

HTTP不可以使用UDP，HTTP需要基于可靠的传输协议，而UDP不可靠。

注：http 3.0 使用udp实现。

面向连接和无连接的区别

无连接的网络服务（数据报服务）– 面向连接的网络服务（虚电路服务）

虚电路服务：首先建立连接，所有的数据包经过相同的路径，服务质量有较好的保证；

数据报服务：每个数据包含目的地址，数据路由相互独立（路径可能变化），网络尽最大努力交付数据，但不保证不丢失、不保证先后顺序、不保证在时限内交付；网络发生拥塞时，可能会将一些分组丢弃。

virtual circuit

TCP如何保证传输的可靠性

  1. 数据包校验。

  2. 对失序数据包重新排序（TCP报文具有序列号）。

  3. 丢弃重复数据。

  4. 应答机制：接收方收到数据之后，会发送一个确认（通常延迟几分之一秒）。

  5. 超时重发：发送方发出数据之后，启动一个定时器，超时未收到接收方的确认，则重新发送这个数据。

  6. 流量控制：确保接收端能够接收发送方的数据而不会缓冲区溢出。

应用层：HTTP和HTTPS

HTTP和HTTPS有什么区别？

  1. 端口不同：HTTP使用的是80端口，HTTPS使用443端口；
  2. HTTP（超文本传输协议）信息是明文传输，HTTPS运行在SSL(Secure Socket Layer)之上，添加了加密和认证机制，更加安全；
  3. HTTPS由于加密解密会带来更大的CPU和内存开销；
  4. HTTPS通信需要证书，一般需要向证书颁发机构（CA）购买。

HTTP 协议包括哪些请求？

  • GET：向特定的资源发出请求。
  • POST：向指定资源提交数据进行处理请求（例如提交表单或者上传文件）。数据被包含在请求体中。POST请求可能会导致新的资源的创建和/或已有资源的修改。
  • OPTIONS：返回服务器针对特定资源所支持的HTTP请求方法。也可以利用向Web服务器发送’*’的请求来测试服务器的功能性。
  • HEAD：向服务器索要与GET请求相一致的响应，只不过响应体将不会被返回。这一方法可以在不必传输整个响应内容的情况下，就可以获取包含在响应消息头中的元信息。
  • PUT：向指定资源位置上传其最新内容。
  • DELETE：请求服务器删除Request-URI所标识的资源。
  • TRACE：回显服务器收到的请求，主要用于测试或诊断。
  • CONNECT：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。

HTTP1.0和HTTP1.1和HTTP2.0的区别

HTTP1.0和HTTP1.1的区别

  1. 长连接： HTTP1.1支持长连接和请求的流水线处理，在一个TCP连接上可以传送多个HTTP请求和响应，减少了建立和关闭连接的消耗和延迟，在HTTP1.1中默认开启长连接keep-alive，一定程度上弥补了HTTP1.0每次请求都要创建连接的缺点。HTTP1.0需要使用keep-alive参数来告知服务器端要建立一个长连接。
  2. 节约带宽： HTTP1.0中存在一些浪费带宽的现象，例如客户端只是需要某个对象的一部分，而服务器却将整个对象送过来了，并且不支持断点续传功能。HTTP1.1支持只发送header信息（不带任何body信息），如果服务器认为客户端有权限请求服务器，则返回100，客户端接收到100才开始把请求body发送到服务器；如果返回401，客户端就可以不用发送请求body了节约了带宽。
  3. HOST域：在HTTP1.0中认为每台服务器都绑定一个唯一的IP地址，因此，请求消息中的URL并没有传递主机名（hostname），HTTP1.0没有host域。随着虚拟主机技术的发展，在一台物理服务器上可以存在多个虚拟主机（Multi-homed Web Servers），并且它们共享一个IP地址。HTTP1.1的请求消息和响应消息都支持host域，且请求消息中如果没有host域会报告一个错误（400 Bad Request）。
  4. 缓存处理：在HTTP1.0中主要使用header里的If-Modified-Since,Expires来做为缓存判断的标准，HTTP1.1则引入了更多的缓存控制策略例如Entity tag，If-Unmodified-Since, If-Match, If-None-Match等更多可供选择的缓存头来控制缓存策略。
  5. 错误通知的管理：在HTTP1.1中新增了24个错误状态响应码，如409（Conflict）表示请求的资源与资源的当前状态发生冲突；410（Gone）表示服务器上的某个资源被永久性的删除。

HTTP1.1和HTTP2.0的区别

  1. 多路复用：HTTP2.0使用了多路复用的技术，做到同一个连接并发处理多个请求，而且并发请求的数量比HTTP1.1大了好几个数量级。HTTP1.1也可以多建立几个TCP连接，来支持处理更多并发的请求，但是创建TCP连接本身也是有开销的。

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  2. 头部数据压缩： 在HTTP1.1中，HTTP请求和响应都是由状态行、请求/响应头部、消息主体三部分组成。一般而言，消息主体都会经过gzip压缩，或者本身传输的就是压缩过后的二进制文件，但状态行和头部却没有经过任何压缩，直接以纯文本传输。随着Web功能越来越复杂，每个页面产生的请求数也越来越多，导致消耗在头部的流量越来越多，尤其是每次都要传输UserAgent、Cookie这类不会频繁变动的内容，完全是一种浪费。

    HTTP1.1不支持header数据的压缩，HTTP2.0使用HPACK算法对header的数据进行压缩，这样数据体积小了，在网络上传输就会更快。

  3. 服务器推送： 服务端推送是一种在客户端请求之前发送数据的机制。网页使用了许多资源：HTML、样式表、脚本、图片等等。在HTTP1.1中这些资源每一个都必须明确地请求。这是一个很慢的过程。浏览器从获取HTML开始，然后在它解析和评估页面的时候，增量地获取更多的资源。因为服务器必须等待浏览器做每一个请求，网络经常是空闲的和未充分使用的。

    为了改善延迟，HTTP2.0引入了server push，它允许服务端推送资源给浏览器，在浏览器明确地请求之前，免得客户端再次创建连接发送请求到服务器端获取。这样客户端可以直接从本地加载这些资源，不用再通过网络。

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Https的连接过程？

  1. 客户端向服务器发送请求，同时发送客户端支持的一套加密规则（包括对称加密、非对称加密、摘要算法）；
  2. 服务器从中选出一组加密算法与HASH算法，并将自己的身份信息以证书的形式发回给浏览器。证书里面包含了网站地址，加密公钥（用于非对称加密），以及证书的颁发机构等信息（证书中的私钥只能用于服务器端进行解密）；
  3. 客户端验证服务器的合法性，包括：证书是否过期，CA 是否可靠，发行者证书的公钥能否正确解开服务器证书的“发行者的数字签名”，服务器证书上的域名是否和服务器的实际域名相匹配；
  4. 如果证书受信任，或者用户接收了不受信任的证书，浏览器会生成一个随机密钥（用于对称算法），并用服务器提供的公钥加密（采用非对称算法对密钥加密）；使用Hash算法对握手消息进行摘要计算，并对摘要使用之前产生的密钥加密（对称算法）；将加密后的随机密钥和摘要一起发送给服务器；
  5. 服务器使用自己的私钥解密，得到对称加密的密钥，用这个密钥解密出Hash摘要值，并验证握手消息是否一致；如果一致，服务器使用对称加密的密钥加密握手消息发给浏览器；
  6. 浏览器解密并验证摘要，若一致，则握手结束。之后的数据传送都使用对称加密的密钥进行加密。

总结：非对称加密算法用于在握手过程中加密生成的密码；对称加密算法用于对真正传输的数据进行加密；HASH算法用于验证数据的完整性。

输入 www.baidu.com，怎么变成 https://www.baidu.com 的，怎么确定用HTTP还是HTTPS？

你访问的网站是如何自动切换到 HTTPS 的？

一种是原始的302跳转，服务器把所有的HTTP流量跳转到HTTPS。但这样有一个漏洞，就是中间人可能在第一次访问站点的时候就劫持。
解决方法是引入HSTS机制，用户浏览器在访问站点的时候强制使用HTTPS。

什么是对称加密、非对称加密？区别是什么？

  • 对称加密：加密和解密采用相同的密钥。如：DES、RC2、RC4。
  • 非对称加密：需要两个密钥：公钥和私钥。如果用公钥加密，需要用私钥才能解密。如：RSA。
  • 区别：对称加密速度更快，通常用于大量数据的加密；非对称加密安全性更高（不需要传送私钥）。

数字签名、报文摘要的原理

  • 发送者A用私钥进行签名，接收者B用公钥验证签名。因为除A外没有人有私钥，所以B相信签名是来自A。A不可抵赖，B也不能伪造报文。
  • 摘要算法：MD5、SHA。

GET与POST的区别？

  1. GET是幂等的，即读取同一个资源，总是得到相同的数据，POST不是幂等的；
  2. GET一般用于从服务器获取资源，而POST有可能改变服务器上的资源；
  3. 请求形式上：GET请求的数据附在URL之后，在HTTP请求头中；POST请求的数据在请求体中；
  4. 安全性：GET请求可被缓存、收藏、保留到历史记录，且其请求数据明文出现在URL中。POST的参数不会被保存，安全性相对较高；
  5. GET只允许ASCII字符，POST对数据类型没有要求，也允许二进制数据；
  6. GET的长度有限制（操作系统或者浏览器），而POST数据大小无限制。

Session与Cookie的区别？

  1. Session是服务器端保持状态的方案，Cookie是客户端保持状态的方案；

  2. Cookie保存在客户端本地，客户端请求服务器时会将Cookie一起提交；Session保存在服务端，通过检索Sessionid查看状态。保存Sessionid的方式可以采用Cookie，如果禁用了Cookie，可以使用URL重写机制（把会话ID保存在URL中）；

  3. Session的实现常常依赖于Cookie机制，通过Cookie机制回传SessionID；

  4. Cookie有大小限制并且浏览器对每个站点也有cookie的个数限制，Session没有大小限制，理论上只与服务器的内存大小有关；

  5. Cookie存在安全隐患，通过拦截或本地文件找得到cookie后可以进行攻击，而Session由于保存在服务器端，相对更加安全；

  6. Session是保存在服务器端上会存在一段时间才会消失，如果session过多会增加服务器的压力。

从输入网址到获得页面的过程 (越详细越好)？

  1. 浏览器查询 DNS，获取域名对应的IP地址：具体过程包括浏览器搜索自身的DNS缓存、搜索操作系统的DNS缓存、读取本地的Host文件和向本地DNS服务器进行查询等。对于向本地DNS服务器进行查询，如果要查询的域名包含在本地配置区域资源中，则返回解析结果给客户机，完成域名解析(此解析具有权威性)；如果要查询的域名不由本地DNS服务器区域解析，但该服务器已缓存了此网址映射关系，则调用这个IP地址映射，完成域名解析（此解析不具有权威性）。如果本地域名服务器并未缓存该网址映射关系，那么将根据其设置发起递归查询或者迭代查询；
  2. 浏览器获得域名对应的IP地址以后，浏览器向服务器请求建立连接，发起三次握手；
  3. TCP/IP连接建立起来后，浏览器向服务器发送HTTP请求；
  4. 服务器接收到这个请求，并根据路径参数映射到特定的请求处理器进行处理，并将处理结果及相应的视图返回给浏览器；
  5. 浏览器解析并渲染视图，若遇到对js文件、css文件及图片等静态资源的引用，则重复上述步骤并向服务器请求这些资源；
  6. 浏览器根据其请求到的资源、数据渲染页面，最终向用户呈现一个完整的页面。

HTTP请求有哪些常见状态码？

  1. 2xx状态码：操作成功。200 OK
  2. 3xx状态码：重定向。301 永久重定向；302暂时重定向
  3. 4xx状态码：客户端错误。400 Bad Request；401 Unauthorized；403 Forbidden；404 Not Found；
  4. 5xx状态码：服务端错误。500服务器内部错误；501服务不可用。

什么是RIP (Routing Information Protocol,距离矢量路由协议)? 算法是什么？

每个路由器维护一张表，记录该路由器到其它网络的”跳数“，路由器到与其直接连接的网络的跳数是1，每多经过一个路由器跳数就加1；更新该表时和相邻路由器交换路由信息；路由器允许一个路径最多包含15个路由器，如果跳数为16，则不可达。交付数据报时优先选取距离最短的路径。

（PS：RIP是应用层协议：https://www.zhihu.com/question/19645407）

优缺点：

  • 实现简单，开销小；
  • 随着网络规模扩大开销也会增大；
  • 最大距离为15，限制了网络的规模；
  • 当网络出现故障时，要经过较长的时间才能将此信息传递到所有路由器。

网络层：IP

IP地址的分类？

IP address

路由器仅根据网络号net-id来转发分组，当分组到达目的网络（局域网编号）的路由器之后，再按照主机号host-id将分组交付给主机（局域网中真实主机id）；同一网络上的所有主机的网络号相同。

什么叫划分子网？

从主机号host-id借用若干个比特作为子网号subnet-id；子网掩码：网络号和子网号都为1，主机号为0；数据报仍然先按照网络号找到目的网络，发送到路由器，路由器再按照网络号和子网号找到目的子网，将子网掩码与目标地址逐比特与操作，若结果为某个子网的网络地址，则送到该子网。即通过目标地址与子网掩码进行与运算找到目的子网。

什么是ARP协议 (Address Resolution Protocol)？

  • ARP协议完成了IP地址与物理地址的映射。每一个主机都设有一个 ARP 高速缓存，里面有所在的局域网上的各主机和路由器的 IP 地址到硬件地址的映射表。

  • 当源主机要发送数据包到目的主机时，会先检查自己的ARP高速缓存中有没有目的主机的MAC地址，如果有，就直接将数据包发到这个MAC地址，如果没有，就向所在的局域网发起一个ARP请求的广播包（在发送自己的 ARP 请求时，同时会带上自己的 IP 地址到硬件地址的映射），收到请求的主机检查自己的IP地址和目的主机的IP地址是否一致，如果一致，则先保存源主机的映射到自己的ARP缓存，然后给源主机发送一个ARP响应数据包。

  • 源主机收到响应数据包之后，先添加目的主机的IP地址与MAC地址的映射，再进行数据传送。如果源主机一直没有收到响应，表示ARP查询失败。

  • 如果所要找的主机和源主机不在同一个局域网上，那么就要通过 ARP 找到一个位于本局域网上的某个路由器的硬件地址，然后把分组发送给这个路由器，让这个路由器把分组转发给下一个网络，剩下的工作就由下一个网络来做。

什么是NAT (Network Address Translation, 网络地址转换)？

用于解决内网中的主机要和因特网上的主机通信。由NAT路由器将主机的本地IP地址转换为全球IP地址，分为静态转换（转换得到的全球IP地址固定不变）和动态NAT转换。