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TCP /IP 完整知识点

 TCP/IP

1. OSI与TCP/IP各层的结构与功能,都有哪些协议。

应用层 文件传输,电子邮件,文件服务,虚拟终端 TFTP,HTTP,SNMP,FTP,SMTP,DNS,Telnet
表示层 数据格式化,代码转换,数据加密 没有协议
会话层 解除或建立与别的接点的联系 没有协议
传输层 提供端对端的接口 TCP,UDP
网络层 为数据包选择路由 IP,ICMP,RIP,OSPF,BGP,IGMP
数据链路层 传输有地址的帧以及错误检测功能 SLIP,CSLIP,PPP,ARP,RARP,MTU
物理层 以二进制数据形式在物理媒体上传输数据 ISO2110,IEEE802,IEEE802.2


1.数据链路层:
数据链路层是物理传输通道,可使用多种传输介质传输,可建立在任何物理传输网上。比如光纤、双绞线等
2.网络层:其主要功能是要完成网络中主机间“分组”(Packet)的传输。
含有4个协议:
(1)网际协议IP
负责分组数据的传输,各个IP数据之间是相互独立的。
(2)互联网控制报文协议ICMP
IP层内特殊的报文机制,起控制作用,能发送报告差错或提供有关意外情况的信息。因为ICMP的数据报通过IP送出因此功能上属于网络的第3层。
(3)地址转换协议ARP
   为了让差错或意外情况的信息能在物理网上传送到目的地,必须知道彼此的物理地址,这样就存在把互联网地址(是32位的IP地址来标识,是一种逻辑地址)转换为物理地址的要求,这就需要在网络层上有一组服务(协议)能将IP地址转换为相应的网络地址,这组协议就是APP.(可以把互联网地址看成是外识别地址和物理地址看成是内识别地址)
(4)反向地址转换协议RARP
    RARP用于特殊情况,当只有自己的物理地址没有IP地址时,可通过RARP获得IP地址,如果遇到断电或重启状态下,开机后还必需再使用RARP重新获取IP地址。广泛用于获取无盘工作站的IP地址。 
3.传输层:其主要任务是向上一层提供可靠的端到端(End-to-End)服务,确保“报文”无差错、有序、不丢失、无重复地传输。它向高层屏蔽了下层数据通信的细节,是计算机通信体系结构中最关键的一层。包含以下2个重要协议:
(1)TCP :
TCP是TCP/IP体系中的传输层协议处于第4层传输层,负责数据的可靠传输(“三次握手”-建立连接、数据传送、关闭连接)。
(2)UDP:
和TCP相比,数据传输的可靠性低,适合少量的可靠性要求不高的数据传输。
4.应用层:应用层确定进程间通信的性质,以满足用户的需要。
在应用层提供了多个常用协议。
     --Telnet(Remote Login):远程登录
FTP(File Transfer Protocol):文件传输协议
SMTP(Simple Mail Transfer Protocol):简单邮件传输协议
POP3(Post Office Protocol 3):第三代邮局协议
HTTP(Hyper Text Transfer Protocol):超文本传输协议
NNTP(Network News Transfer Protocol):网络新闻传输协议




2. TCP与UDP的区别。

   1.基于连接与无连接;
   2.对系统资源的要求(TCP较多,UDP少);
   3.UDP程序结构较简单;
   4.流模式与数据报模式 
   5.TCP保证数据正确性,UDP可能丢包,TCP保证数据顺序,UDP不保证。
  

3. TCP报文结构。
     
     

固定首部长度为20字节,可变部分0~40字节,各字段解释:

source port number:源端口,16bits,范围0~65525。

target port number:目的端口,16bits,范围同上。

sequence number:数据序号,32bits,TCP 连接中传送的数据流中的每一个字节都编上一个序号。序号字段的值则指的是本报文段所发送的数据的第一个字节的序号。

acknoledgement number:确认号,32bits,期望收到对方的下一个报文段的数据的第一个字节的序号。

header length:数据偏移,4bits,单位为4字节,它指出报文数据距TCP 报头的起始处有多远(TCP报文头长度?)。

reserved:保留字段(图中,包含CWR,ECE),6bits,保留今后使用,目前置0处理。

URG:紧急比特,1bit,当 URG=1 时,表明紧急指针字段有效。它告诉系统此报文段中有紧急数据,应尽快传送(相当于高优先级的数据)。

ACK:确认比特,1bit,只有当 ACK=1 时确认号字段才有效。当 ACK=0 时,确认号无效。

PSH:推送比特,1bit,接收方 TCP 收到推送比特置1的报文段,就尽快地交付给接收应用进程,而不再等到整个缓存都填满了后再向上交付。

RST:复位比特,1bit,当 RST=1 时,表明 TCP 连接中出现严重差错(如由于主机崩溃或其他原因),必须释放连接,然后再重新建立运输连接。

SYN:同步比特,1bit,同步比特 SYN 置为 1,就表示这是一个连接请求或连接接受报文。

FIN:终止比特,1bit,用来释放一个连接。当FIN=1 时,表明此报文段的发送端的数据已发送完毕,并要求释放运输连接。

window size:窗口大小,16bits,窗口字段用来控制对方发送的数据量,单位为字节。TCP 连接的一端根据设置的缓存空间大小确定自己的接收窗口大小,然后通知对方以确定对方的发送窗口的上限。

checksum:检验和,16bits,检验和字段检验的范围包括首部和数据这两部分。在计算检验和时,要在 TCP 报文段的前面加上 12 字节的伪首部。

urgent pointer:紧急指针字段,16bits,紧急指针指出在本报文段中的紧急数据的最后一个字节的序号。

options:选项字段,长度可变。TCP 首部可以有多达40字节的可选信息,用于把附加信息传递给终点,或用来对齐其它选项。



4. TCP的三次握手与四次挥手过程,各个状态名称与含义,TIMEWAIT的作用。

   三次握手: 

设备能够使用联网功能是因为设备底层实现了TCP/IP协议,可以使设备终端通过无线网络建立TCP连接。TCP协议可以对上层网络提供接口,使上层网络数据的传输建立在“无差别”的网络之上。

建立起一个TCP连接需要经过“三次握手”:

第一次握手:客户端发送syn包(syn=j)到服务器,并进入SYN_SEND状态,等待服务器确认;

第二次握手:服务器收到syn包,必须确认客户的SYN(ack=j+1),同时自己也发送一个SYN包(syn=k),即SYN+ACK包,此时服务器进入SYN_RECV状态;

第三次握手:客户端收到服务器的SYN+ACK包,向服务器发送确认包ACK(ack=k+1),此包发送完毕,客户端和服务器进入ESTABLISHED状态,完成三次握手。

握手过程中传送的包里不包含数据,三次握手完毕后,客户端与服务器才正式开始传送数据。理想状态下,TCP连接一旦建立,在通信双方中的任何一方主动关闭连接之前,TCP 连接都将被一直保持下去



   四次挥手:(1)主动端A发送一个FIN,用来关闭客户A到被动端B的数据传送。
        (2)被动端B收到这个FIN,它发回一个ACK,确认序号为收到的序号加1。和SYN一样,一个FIN将占用一个序号。
        (3)被动端B关闭与主动端A的连接,发送一个FIN给主动端A。
        (4)主动端A发回ACK报文确认,并将确认序号设置为收到序号加1。



5. TCP拥塞控制。
    
  拥塞控制的四种算法,即慢开始(Slow-start),拥塞避免(Congestion Avoidance)快重传(Fast Restrangsmit)和快回复(Fast Recovery)
拥塞控制具体过程为:
     1)TCP连接初始化,将拥塞窗口设置为1
     2)执行慢开始算法,cwind按指数规律增长,知道cwind == ssthress开始执行拥塞避免算法,cwnd按线性规律增长
     3)当网络发生拥塞,把ssthresh值更新为拥塞前ssthresh值的一半,cwnd重新设置为1,按照步骤(2)执行。


6. TCP滑动窗口与回退N针协议。

滑动窗口机制 可以控制流量
滑动窗口,数据帧的一个序列,前面的帧发送成功,才发送后面的帧,效率低,带宽利用率低,所以有了后退N针协议:首先发送方一口气发送10个数据帧,前面两个帧正确返回了,数据帧2出现了错误,这时发送方被迫重新发送2-8这7个帧,接受方也必须丢弃之前接受的3-8这几个帧。      后退n协议的好处无疑是提高了效率,但是一旦网络情况糟糕,则会导致大量数据重发,反而不如上面的停等协议。


7. Http的报文结构。
技术分享


8. Http的状态码含义。
   
响应码由三位十进制数字组成,它们出现在由HTTP服务器发送的响应的第一行。
响应码分五种类型,由它们的第一位数字表示:
1.1xx:信息,请求收到,继续处理
2.2xx:成功,行为被成功地接受、理解和采纳
3.3xx:重定向,为了完成请求,必须进一步执行的动作
4.4xx:客户端错误,请求包含语法错误或者请求无法实现
5.5xx:服务器错误,服务器不能实现一种明显无效的请求

例如404: 表示未找到
      403:禁止访问


9. Http request的几种类型。
  


10. Http1.1和Http1.0的区别

区别:
1,HTTP/1.0协议使用非持久连接,即在非持久连接下,一个tcp连接只传输一个Web对象,;
2,HTTP/1.1默认使用持久连接(然而,HTTP/1.1协议的客户机和服务器可以配置成使用非持久连接)。

在持久连接下,不必为每个Web对象的传送建立一个新的连接,一个连接中可以传输多个对象!

11. Http怎么处理长连接。

  keep alive

12. Cookie与Session的作用于原理。

当你在浏览网站的时候,WEB 服务器会先送一小小资料放在你的计算机上,Cookie 会帮你在网站上所打的文字或是一些选择,

都纪录下来。当下次你再光临同一个网站,WEB 服务器会先看看有没有它上次留下的 Cookie 资料,有的话,就会依据 Cookie

里的内容来判断使用者,送出特定的网页内容给你。 Cookie 的使用很普遍,许多有提供个人化服务的网站,都是利用 Cookie

来辨认使用者,以方便送出使用者量身定做的内容,像是 Web 接口的免费 email 网站,都要用到 Cookie。


具体来说cookie机制采用的是在客户端保持状态的方案,而session机制采用的是在服务器端保持状态的方案。

同时我们也看到,由于采用服务器端保持状态的方案在客户端也需要保存一个标识,所以session机制可能需要借助于cookie机制

来达到保存标识的目的,但实际上它还有其他选择。


cookie 和session 的区别

1、cookie数据存放在客户的浏览器上,session数据放在服务器上。

2、cookie不是很安全,别人可以分析存放在本地的COOKIE并进行COOKIE欺骗
   考虑到安全应当使用session。

3、session会在一定时间内保存在服务器上。当访问增多,会比较占用你服务器的性能
   考虑到减轻服务器性能方面,应当使用COOKIE。

4、单个cookie保存的数据不能超过4K,很多浏览器都限制一个站点最多保存20个cookie。

5、所以个人建议:
   将登陆信息等重要信息存放为SESSION
   其他信息如果需要保留,可以放在COOKIE中



13. 电脑上访问一个网页,整个过程是怎么样的:DNS、HTTP、TCP、OSPF、IP、ARP。

14. Ping的整个过程。ICMP报文是什么。

15. C/S模式下使用socket通信,几个关键函数。

16. IP地址分类。

   1. A类地址

  A类地址的表示范围为:0.0.0.0~126.255.255.255,默认网络掩码为:255.0.0.0;A类地址分配给规模特别大的网络使用。A类网络用第一组数字表示网络本身的地址,后面三组数字作为连接于网络上的主机的地址。分配给具有大量主机(直接个人用户)而局域网络个数较少的大型网络。例如IBM公司的网络。

  2. B类地址

B类地址的表示范围为:128.0.0.0~191.255.255.255,默认网络掩码为:255.255.0.0;B类地址分配给一般的中型网络。B类网络用第一、二组数字表示网络的地址,后面两组数字代表网络上的主机地址。

  3. C类地址

  C类地址的表示范围为:192.0.0.0~223.255.255.255,默认网络掩码为:255.255.255.0;C类地址分配给小型网络,如一般的局域网和校园网,它可连接的主机数量是最少的,采用把所属的用户分为若干的网段进行管理。C类网络用前三组数字表示网络的地址,最后一组数字作为网络上的主机地址。

  实际上,还存在着D类地址和E类地址。但这两类地址用途比较特殊,在这里只是简单介绍一下:D类地址称为广播地址,供特殊协议向选定的节点发送信息时用。E类地址保留给将来使用。

17. 路由器与交换机区别。


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