计算机网络

BenGuanRan

2022-11-06

计算机网络

基本概念

衡量计算机性能的指标：

速率
吞吐量
带宽
时延：指数据从网络一端传送到另一端所用的时间
- 发送时延（传输时延）：发送数据全部进入信道所用的时间（机器内部）
- 传播时延：数据在信道上传输所占用的时间（信道上）
- 排队时延：分组在排队等待路由分发时所消耗的时间
- 处理时延：路由器或主机在接收到数据包后处理数据所用的时间

OSI参考模型0

其中前三层主要是由物理链路组成的，5 6 7 这三层则是由软件（协议）控制的

物理层

物理层主要负责规定了电气特性，比如光纤，有光脉冲表示1，无表示0.

物理层设备需要中继器，这是为了保证数据传输的稳定性，解决信号衰减、信号失真的问题。中继器会对信号进行再生和还原，增加了信号传输的距离。
数据链路层
- 封装成帧：将网络信号封装成数据包，在链路层就叫数据帧。
- 透明传输：由于链路层会将网络信号添加首部和尾部进行封装，那比如传输的内容和待封装的首部信息一样，那么网络层进行解析就可能搞混乱，因此需要采取一定的措施，让接收方不被误导。（类似js的转义字符
  这个是标签还是普通字符串）
- 差错控制：确保数据传输不会出错
- 流量控制：注意，TCP也有流量控制，TCP是端到端的流量控制，链路层是点到点的流量控制。（滑动窗口协议、选择重传协议）
网络层

网络层主要是将分组从一台主机移动到另一台主机

分组交换就是：当主机H1要向另一主机H2发送数据（报文）时，首先将数据划分成若干个等长的分组，然后将这些分组一个接一个地发往里与H1相联的路由A ,当A接到分组后，先放入缓冲区，再按一定的路由算法确定该分组下一步将发注哪个结点，如此一个结点一个结点传递，直到最终目的H2。

数据报：是通过网络传输的数据的基本格式
传输层

传输层是面向计算机进程之间的，端对端的

传输层主要协议分为
- UDP 用户数据报协议（无连接）
- TCP 传输控制协议（面向连接）
端口：用来找到计算机上运行的各个进程，数值为16位 0-65535

端口的分类：
- 服务器使用的端口号
  - 熟知端口号（系统端口号）0-1023，这些端口号被指派给TCP/IP协议下的重要的应用程序。
  - 登记端口号，这些端口号使用前需要在IANA按照规定的手续进行办理。 1024-49151
- 客户端使用的端口号 49152-65535 短暂端口号，这类端口号留给进程进行短暂的使用。
UDP

HTTP

底层是TCP协议，确保数据传输的准确性（顺序正确，没有丢包）三次握手四次挥手

http报文结构包括：起始行+头部+空行+实体

简单快速
灵活：允许任意类型的数据对象
无状态性

HTTP特点

灵活可扩展：

语法限制较为宽泛

传输形式多样
可靠传输：

HTTP基于TCP/IP，因此更可靠。
请求响应：

有来有回
无状态：

无法记录状态信息

HTTP缺点

无状态：

主要分场景来看的，在需要长连接场景中，需要保存大量的上下文信息，以免传输大量重复的信息，这时无状态就是HTTP的缺点了。

当不需要状态时,大大节省了网络开销，反而是优点。
明文传输：

比如WIFI陷阱，就是通过HTTP明文传输的性质，疯狂抓取用户信息。
队头阻塞问题

起始行

对于请求报文

1	GET /login HTTP/1.1

响应报文

1	HTTP/1.1 200 OK

头部

请求头/响应头

大小写不敏感
字段名不允许出现_或空格
字段名后面必须接 :

空行

用来区分头部和实体

如果在头部之间故意加一个空行：

那么空行后的内容会被认为是实体

实体

请求体+响应体

请求方法

八种

GET：通常用于获取资源（GET不能对服务器产生副作用）
POST：向服务器提交数据
PUT：与POST相似，但是侧重修改
OPTIONS：列出对特定资源的服务器支持的请求方法
HEAD：只返回接口的首部
DELETE：删除资源（很少用到）
TRACE：追踪请求，常常用于测试
CONNECT：代理

GET和POST的区别

缓存角度：GET会被浏览器缓存，但是POST默认不会
编码角度：GET只进行URL编码，只支持ASKCII
参数角度：GET参数外露，不利于进行敏感信息传输
幂等角度：GET是幂等的，基执行相同操作，结果依然相同
TCP角度：GET往往是一个数据包发出，而POST一个或两个，依据不同浏览器而定
爬虫角度：GET会被网络蜘蛛直接访问，因此，不应将不利于服务器的操作用于GET协议。

状态码

1XX：表示目前协议处理处于中间状态，还需要后续操作。

101 在HTTP协议准备升级到WS协议时，如果服务器同意变更，则会发送状态码101.

100 continue
2XX：表示成功状态。

200 OK 成功返回数据，并存在响应体。

204 No Content 成功返回，但是没有响应体。

206 Partial Content 返回部分内容，往往适用于分块下载和断点续传，当然·也会带上相应字段Content-Range
3XX：重定向状态，资源位置发生变动，需要重新进行请求。

301 Moved Permanently 永久重定向：网站会做缓存优化，下次再访问则直接跳转到重定向的那个网址。

302 Found 临时重定向：有网站劫持的风险

304：当协商缓存命中时会返回这个状态码。
4XX：请求报文有误。
5XX：服务端发生错误。

URI

URL+URE

仅支持ASCII码，所有不支持的将被转化为16进制字节值

头部字段

Accept（请求头）

用于告知发送方，你支持什么样的接收方式

Accept字段常用的功能有如下四个部分：

数据格式、压缩方式、支持语言、字符集
Content（响应头）

定长字段

Content-Length

必须完全符合所发送的字符长度，过长则无法返回，过短则字符串被截取

不定长字段

Transfer-Encoding: chunked

表示分块传输数据，设置这个字段后Content-Length字段会被自动忽略，基于长连接持续推送动态内容。

两种表单提交的方式

x-www-form-urlencoded

其中的数据会被编码成以&分割的键值对

字符以URL编码方式编写
multipart/form-data

将不同的表单元素拆分开，且每个单元浏览器会自动添加特定的boundary，对于文件、图片等资源的上传，因为没有必要做URL编码，因此减少消耗，减小占用空间按

队头阻塞问题

HTTP从1.0版本升级到1.1版本之后，改变了每次请求都需要三次握手四次挥手的繁琐操作，HTTP1.1采用管道化的方式，允许客户端在已发送请求之后，响应请求之前发送下一个请求，借此来减少等待时间和吞吐量。

但是由于管道化的特定需求，服务端响应顺序必须与发送端相对应（FIFO）

支持管道化的请求必须是幂等请求（GET、OPTION）

解决办法：

并发连接，以chrom为例，一个域名下可以存在多个长连接，只需要增加队列数目来解决
可以采用域名分片，将域名分出多个二级域名

HTTP1.0和1.1的区别

连接方面： http1.0 默认使用非持久连接，而 http1.1 默认使用持久连接。http1.1 通过使用持久连接来使多个 http 请求复用同一个 TCP 连接，以此来避免使用非持久连接时每次需要建立连接的时延。
资源请求方面：在 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 则在请求头引入了 range 头域，它允许只请求资源的某个部分，即返回码是 206（Partial Content），这样就方便了开发者自由的选择以便于充分利用带宽和连接。
缓存方面，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 Etag、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。
新增了请求方法
host字段