1. 網絡體系
1.1 應用層
應用層(Application-layer）的任務是通過應用進程間的交互來完成特定網絡應用。應用層協議定義的是應用進程（進程：主機中正在運行的程序）間的通信和交互的規則。對于不同的網絡應用需要不同的應用層協議。在互聯網中應用層協議很多，如域名系統DNS，支持萬維網應用的 HTTP協議，支持電子郵件的 SMTP協議等等。我們把應用層交互的數據單元稱為報文。
1.1.1 域名系統
域名系統(Domain Name System縮寫 DNS，Domain Name被譯為域名)是因特網的一項核心服務，它作為可以將域名和IP地址相互映射的一個分布式數據庫，能夠使人更方便的訪問互聯網，而不用去記住能夠被機器直接讀取的IP數串。（百度百科）例如：一個公司的 Web 網站可看作是它在網上的門戶，而域名就相當于其門牌地址，通常域名都使用該公司的名稱或簡稱。例如上面提到的微軟公司的域名，類似的還有：IBM 公司的域名是 www.ibm.com、Oracle 公司的域名是 www.oracle.com、Cisco公司的域名是 www.cisco.com 等。
1.1.2 HTTP協議
超文本傳輸協議（HTTP，HyperText Transfer Protocol)是互聯網上應用最為廣泛的一種網絡協議。所有的 WWW（萬維網） 文件都必須遵守這個標準。設計 HTTP 最初的目的是為了提供一種發布和接收 html 頁面的方法。
1.2 運輸層
運輸層(transport layer)的主要任務就是負責向兩臺主機進程之間的通信提供通用的數據傳輸服務。應用進程利用該服務傳送應用層報文。“通用的”是指并不針對某一個特定的網絡應用，而是多種應用可以使用同一個運輸層服務。由于一臺主機可同時運行多個線程，因此運輸層有復用和分用的功能。所謂復用就是指多個應用層進程可同時使用下面運輸層的服務，分用和復用相反，是運輸層把收到的信息分別交付上面應用層中的相應進程。
運輸層主要使用以下兩種協議:
傳輸控制協議 TCP（Transmission Control Protocol）--提供面向連接的，可靠的數據傳輸服務。
用戶數據協議 UDP（User Datagram Protocol）--提供無連接的，盡最大努力的數據傳輸服務（不保證數據傳輸的可靠性）。
1.3 網絡層
在 計算機網絡中進行通信的兩個計算機之間可能會經過很多個數據鏈路，也可能還要經過很多通信子網。網絡層的任務就是選擇合適的網間路由和交換結點， 確保數據及時傳送。 在發送數據時，網絡層把運輸層產生的報文段或用戶數據報封裝成分組和包進行傳送。在 TCP/IP 體系結構中，由于網絡層使用 IP 協議，因此分組也叫 IP 數據報 ，簡稱 數據報。
這里要注意：不要把運輸層的“用戶數據報 UDP ”和網絡層的“ IP 數據報”弄混。另外，無論是哪一層的數據單元，都可籠統地用“分組”來表示。
這里強調指出，網絡層中的“網絡”二字已經不是我們通常談到的具體網絡，而是指計算機網絡體系結構模型中第三層的名稱.
互聯網是由大量的異構（heterogeneous）網絡通過路由器（router）相互連接起來的。互聯網使用的網絡層協議是無連接的網際協議（Internet Protocol）和許多路由選擇協議，因此互聯網的網絡層也叫做網際層或IP層。
1.4 數據鏈路層
數據鏈路層(data link layer)通常簡稱為鏈路層。兩臺主機之間的數據傳輸，總是在一段一段的鏈路上傳送的，這就需要使用專門的鏈路層的協議。 在兩個相鄰節點之間傳送數據時，數據鏈路層將網絡層交下來的 IP 數據報組裝成幀，在兩個相鄰節點間的鏈路上傳送幀。每一幀包括數據和必要的控制信息（如同步信息，地址信息，差錯控制等）。
在接收數據時，控制信息使接收端能夠知道一個幀從哪個比特開始和到哪個比特結束。這樣，數據鏈路層在收到一個幀后，就可從中提出數據部分，上交給網絡層。 控制信息還使接收端能夠檢測到所收到的幀中有無差錯。如果發現差錯，數據鏈路層就簡單地丟棄這個出了差錯的幀，以避免繼續在網絡中傳送下去白白浪費網絡資源。如果需要改正數據在鏈路層傳輸時出現差錯（這就是說，數據鏈路層不僅要檢錯，而且還要糾錯），那么就要采用可靠性傳輸協議來糾正出現的差錯。這種方法會使鏈路層的協議復雜些。
1.5 物理層
在物理層上所傳送的數據單位是比特。
物理層(physical layer)的作用是實現相鄰計算機節點之間比特流的透明傳送，盡可能屏蔽掉具體傳輸介質和物理設備的差異， 使其上面的數據鏈路層不必考慮網絡的具體傳輸介質是什么。“透明傳送比特流”表示經實際電路傳送后的比特流沒有發生變化，對傳送的比特流來說，這個電路好像是看不見的。
在互聯網使用的各種協中最重要和最著名的就是 TCP/IP 兩個協議。現在人們經常提到的TCP/IP并不一定單指TCP和IP這兩個具體的協議，而往往表示互聯網所使用的整個TCP/IP協議族。
2. TCP
為了準確無誤地把數據送達目標處，TCP協議采用了三次握手策略。
2.1 三次握手圖解
第一次握手：建立連接時，客戶端發送syn包（syn=j）到服務器，并進入SYN_SENT狀態，等待服務器確認；SYN：同步序列編號（Synchronize Sequence Numbers）。
第二次握手：服務器收到syn包，必須確認客戶的SYN（ack=j+1），同時自己也發送一個SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此時服務器進入SYN_RECV狀態；
第三次握手：客戶端收到服務器的SYN+ACK包，向服務器發送確認包ACK(ack=k+1），此包發送完畢，客戶端和服務器進入ESTABLISHED（TCP連接成功）狀態，完成三次握手。
用自己的理解就是：
第一次握手：客戶端發起：“喂，能聽到嗎”
第二次握手：服務器端回應：“聽得到，你能挺到我么”
第三次握手：客戶端：“聽得到，我們可以發起通話了”
2.2 為什么要三次握手
三次握手的目的是建立可靠的通信信道，說到通訊，簡單來說就是數據的發送與接收，而三次握手最主要的目的就是雙方確認自己與對方的發送與接收是正常的。
第一次握手：Client 什么都不能確認；Server 確認了對方發送正常，自己接收正常
第二次握手：Client 確認了：自己發送、接收正常，對方發送、接收正常；Server 確認了：對方發送正常，自己接收正常
第三次握手：Client 確認了：自己發送、接收正常，對方發送、接收正常；Server 確認了：自己發送、接收正常，對方發送、接收正常
所以三次握手就能確認雙發收發功能都正常，缺一不可。
2.3 第二次握手中回傳了ACK，為什么還要回傳SYN
接收端傳回發送端所發送的ACK是為了告訴客戶端，我接收到的信息確實就是你所發送的信號了，這表明從客戶端到服務端的通信是正常的。而回傳SYN則是為了建立并確認從服務端到客戶端的通信。”
SYN 同步序列編號(Synchronize Sequence Numbers) 是 TCP/IP 建立連接時使用的握手信號。在客戶機和服務器之間建立正常的 TCP 網絡連接時，客戶機首先發出一個 SYN 消息，服務器使用 SYN-ACK 應答表示接收到了這個消息，最后客戶機再以 ACK(Acknowledgement）消息響應。這樣在客戶機和服務器之間才能建立起可靠的 TCP 連接，數據才可以在客戶機和服務器之間傳遞。
2.4 為什么要四次揮手
斷開一個 TCP 連接則需要“四次揮手”：
客戶端-發送一個 FIN，用來關閉客戶端到服務器的數據傳送
服務器-收到這個 FIN，它發回一 個 ACK，確認序號為收到的序號加1 。和 SYN 一樣，一個 FIN 將占用一個序號
服務器-關閉與客戶端的連接，發送一個FIN給客戶端
客戶端-發回 ACK 報文確認，并將確認序號設置為收到序號加1
用我自己的理解就是：
客戶端：“我打算關閉了！”
服務端回消息：“你的消息我收到了！但是我活還沒干完，等我一會！”
服務端：“好了，我活干完了！”
客戶端：“好的，我掛斷了！”——客戶端同時等待一段時間后關閉，而服務端收到消息后立即關閉
3. TCP和UDP的區別
UDP 在傳送數據之前不需要先建立連接，遠地主機在收到 UDP 報文后，不需要給出任何確認。雖然 UDP 不提供可靠交付，但在某些情況下 UDP 確是一種最有效的工作方式（一般用于即時通信），比如： QQ 語音、 QQ 視頻 、直播等等
TCP 提供面向連接的服務。在傳送數據之前必須先建立連接，數據傳送結束后要釋放連接。 TCP 不提供廣播或多播服務。由于 TCP 要提供可靠的，面向連接的傳輸服務（TCP的可靠體現在TCP在傳遞數據之前，會有三次握手來建立連接，而且在數據傳遞時，有確認、窗口、重傳、擁塞控制機制，在數據傳完后，還會斷開連接用來節約系統資源），這一難以避免增加了許多開銷，如確認，流量控制，計時器以及連接管理等。這不僅使協議數據單元的首部增大很多，還要占用許多處理機資源。TCP 一般用于文件傳輸、發送和接收郵件、遠程登錄等場景。
4. TCP 如何保證可靠傳輸
應用數據被分割成 TCP 認為最適合發送的數據塊。
TCP 給發送的每一個包進行編號，接收方對數據包進行排序，把有序數據傳送給應用層。
校驗和： TCP 將保持它首部和數據的檢驗和。這是一個端到端的檢驗和，目的是檢測數據在傳輸過程中的任何變化。如果收到段的檢驗和有差錯，TCP 將丟棄這個報文段和不確認收到此報文段。
TCP 的接收端會丟棄重復的數據。
流量控制： TCP 連接的每一方都有固定大小的緩沖空間，TCP的接收端只允許發送端發送接收端緩沖區能接納的數據。當接收方來不及處理發送方的數據，能提示發送方降低發送的速率，防止包丟失。TCP 使用的流量控制協議是可變大小的滑動窗口協議。 （TCP 利用滑動窗口實現流量控制）
擁塞控制： 當網絡擁塞時，減少數據的發送。
ARQ協議： 也是為了實現可靠傳輸的，它的基本原理就是每發完一個分組就停止發送，等待對方確認。在收到確認后再發下一個分組。
超時重傳： 當 TCP 發出一個段后，它啟動一個定時器，等待目的端確認收到這個報文段。如果不能及時收到一個確認，將重發這個報文段。
4.1 ARQ協議
自動重傳請求（Automatic Repeat-reQuest，ARQ）是OSI模型中數據鏈路層和傳輸層的錯誤糾正協議之一。它通過使用確認和超時這兩個機制，在不可靠服務的基礎上實現可靠的信息傳輸。如果發送方在發送后一段時間之內沒有收到確認幀，它通常會重新發送。ARQ包括停止等待ARQ協議和連續ARQ協議。
4.1.1 停止等待ARQ協議
停止等待協議是為了實現可靠傳輸的，它的基本原理就是每發完一個分組就停止發送，等待對方確認（回復ACK）。如果過了一段時間（超時時間后），還是沒有收到 ACK 確認，說明沒有發送成功，需要重新發送，直到收到確認后再發下一個分組。
在停止等待協議中，若接收方收到重復分組，就丟棄該分組，但同時還要發送確認。
優缺點：
優點： 簡單
缺點： 信道利用率低，等待時間長
1) 無差錯情況:
發送方發送分組,接收方在規定時間內收到,并且回復確認.發送方再次發送。
2) 出現差錯情況（超時重傳）:
停止等待協議中超時重傳是指只要超過一段時間仍然沒有收到確認，就重傳前面發送過的分組（認為剛才發送過的分組丟失了）。因此每發送完一個分組需要設置一個超時計時器，其重傳時間應比數據在分組傳輸的平均往返時間更長一些。這種自動重傳方式常稱為 自動重傳請求 ARQ 。另外在停止等待協議中若收到重復分組，就丟棄該分組，但同時還要發送確認。連續 ARQ 協議 可提高信道利用率。發送維持一個發送窗口，凡位于發送窗口內的分組可連續發送出去，而不需要等待對方確認。接收方一般采用累積確認，對按序到達的最后一個分組發送確認，表明到這個分組位置的所有分組都已經正確收到了。
3) 確認丟失和確認遲到
確認丟失 ：確認消息在傳輸過程丟失。當A發送M1消息，B收到后，B向A發送了一個M1確認消息，但卻在傳輸過程中丟失。而A并不知道，在超時計時過后，A重傳M1消息，B再次收到該消息后采取以下兩點措施：1. 丟棄這個重復的M1消息，不向上層交付。 2. 向A發送確認消息。（不會認為已經發送過了，就不再發送。A能重傳，就證明B的確認消息丟失）。
確認遲到 ：確認消息在傳輸過程中遲到。A發送M1消息，B收到并發送確認。在超時時間內沒有收到確認消息，A重傳M1消息，B仍然收到并繼續發送確認消息（B收到了2份M1）。此時A收到了B第二次發送的確認消息。接著發送其他數據。過了一會，A收到了B第一次發送的對M1的確認消息（A也收到了2份確認消息）。處理如下：1. A收到重復的確認后，直接丟棄。2. B收到重復的M1后，也直接丟棄重復的M1。
4.1.2 連續ARQ協議
連續 ARQ 協議可提高信道利用率。發送方維持一個發送窗口，凡位于發送窗口內的分組可以連續發送出去，而不需要等待對方確認。接收方一般采用累計確認，對按序到達的最后一個分組發送確認，表明到這個分組為止的所有分組都已經正確收到了。
優缺點：
優點： 信道利用率高，容易實現，即使確認丟失，也不必重傳。
缺點： 不能向發送方反映出接收方已經正確收到的所有分組的信息。 比如：發送方發送了 5條 消息，中間第三條丟失（3號），這時接收方只能對前兩個發送確認。發送方無法知道后三個分組的下落，而只好把后三個全部重傳一次。這也叫 Go-Back-N（回退 N），表示需要退回來重傳已經發送過的 N 個消息。
4.2 滑動窗口和流量控制
TCP 利用滑動窗口實現流量控制。流量控制是為了控制發送方發送速率，保證接收方來得及接收。 接收方發送的確認報文中的窗口字段可以用來控制發送方窗口大小，從而影響發送方的發送速率。將窗口字段設置為 0，則發送方不能發送數據。
4.3 擁塞控制
在某段時間，若對網絡中某一資源的需求超過了該資源所能提供的可用部分，網絡的性能就要變壞。這種情況就叫擁塞。擁塞控制就是為了防止過多的數據注入到網絡中，這樣就可以使網絡中的路由器或鏈路不致過載。擁塞控制所要做的都有一個前提，就是網絡能夠承受現有的網絡負荷。擁塞控制是一個全局性的過程，涉及到所有的主機，所有的路由器，以及與降低網絡傳輸性能有關的所有因素。相反，流量控制往往是點對點通信量的控制，是個端到端的問題。流量控制所要做到的就是抑制發送端發送數據的速率，以便使接收端來得及接收。
為了進行擁塞控制，TCP 發送方要維持一個 擁塞窗口(cwnd) 的狀態變量。擁塞控制窗口的大小取決于網絡的擁塞程度，并且動態變化。發送方讓自己的發送窗口取為擁塞窗口和接收方的接受窗口中較小的一個。
TCP的擁塞控制采用了四種算法，即 慢開始 、 擁塞避免 、快重傳 和 快恢復。在網絡層也可以使路由器采用適當的分組丟棄策略（如主動隊列管理 AQM），以減少網絡擁塞的發生。
慢開始： 慢開始算法的思路是當主機開始發送數據時，如果立即把大量數據字節注入到網絡，那么可能會引起網絡阻塞，因為現在還不知道網絡的符合情況。經驗表明，較好的方法是先探測一下，即由小到大逐漸增大發送窗口，也就是由小到大逐漸增大擁塞窗口數值。cwnd初始值為1，每經過一個傳播輪次，cwnd加倍。
擁塞避免： 擁塞避免算法的思路是讓擁塞窗口cwnd緩慢增大，即每經過一個往返時間RTT就把發送放的cwnd加1.
快重傳與快恢復： 在 TCP/IP 中，快速重傳和恢復（fast retransmit and recovery，FRR）是一種擁塞控制算法，它能快速恢復丟失的數據包。沒有 FRR，如果數據包丟失了，TCP 將會使用定時器來要求傳輸暫停。在暫停的這段時間內，沒有新的或復制的數據包被發送。有了 FRR，如果接收機接收到一個不按順序的數據段，它會立即給發送機發送一個重復確認。如果發送機接收到三個重復確認，它會假定確認件指出的數據段丟失了，并立即重傳這些丟失的數據段。有了 FRR，就不會因為重傳時要求的暫停被耽誤。 當有單獨的數據包丟失時，快速重傳和恢復（FRR）能最有效地工作。當有多個數據信息包在某一段很短的時間內丟失時，它則不能很有效地工作。
5. 在瀏覽器中輸入url地址 ->> 顯示主頁的過程
上圖有一個錯誤，請注意，是OSPF不是OPSF。 OSPF（Open Shortest Path First，ospf）開放最短路徑優先協議,是由Internet工程任務組開發的路由選擇協議
總體來說分為以下幾個過程:
DNS解析
TCP連接
發送HTTP請求
服務器處理請求并返回HTTP報文
瀏覽器解析渲染頁面
連接結束
6. 狀態碼
7. 各種協議與http協議之間的關系
8. http 長連接和短連接
在HTTP/1.0中默認使用短連接。也就是說，客戶端和服務器每進行一次HTTP操作，就建立一次連接，任務結束就中斷連接。當客戶端瀏覽器訪問的某個HTML或其他類型的Web頁中包含有其他的Web資源（如JAVAScript文件、圖像文件、css文件等），每遇到這樣一個Web資源，瀏覽器就會重新建立一個HTTP會話。
而從HTTP/1.1起，默認使用長連接，用以保持連接特性。使用長連接的HTTP協議，會在響應頭加入這行代碼：
Connection:keep-alive
在使用長連接的情況下，當一個網頁打開完成后，客戶端和服務器之間用于傳輸HTTP數據的TCP連接不會關閉，客戶端再次訪問這個服務器時，會繼續使用這一條已經建立的連接。Keep-Alive不會永久保持連接，它有一個保持時間，可以在不同的服務器軟件（如Apache）中設定這個時間。實現長連接需要客戶端和服務端都支持長連接。
HTTP協議的長連接和短連接，實質上是TCP協議的長連接和短連接。
9. HTTP是不保存狀態的協議,如何保存用戶狀態?
HTTP 是一種不保存狀態，即無狀態（stateless）協議。也就是說 HTTP 協議自身不對請求和響應之間的通信狀態進行保存。那么我們保存用戶狀態呢？Session 機制的存在就是為了解決這個問題，Session 的主要作用就是通過服務端記錄用戶的狀態。典型的場景是購物車，當你要添加商品到購物車的時候，系統不知道是哪個用戶操作的，因為 HTTP 協議是無狀態的。服務端給特定的用戶創建特定的 Session 之后就可以標識這個用戶并且跟蹤這個用戶了（一般情況下，服務器會在一定時間內保存這個 Session，過了時間限制，就會銷毀這個Session）。
在服務端保存 Session 的方法很多，最常用的就是內存和數據庫(比如是使用內存數據庫redis保存)。既然 Session 存放在服務器端，那么我們如何實現 Session 跟蹤呢？大部分情況下，我們都是通過在 Cookie 中附加一個 Session ID 來方式來跟蹤。
Cookie 被禁用怎么辦?
最常用的就是利用 URL 重寫把 Session ID 直接附加在URL路徑的后面。
10. cookie 和 session
Cookie 和 Session都是用來跟蹤瀏覽器用戶身份的會話方式，但是兩者的應用場景不太一樣。
Cookie 一般用來保存用戶信息
①比如我們在 Cookie 中保存已經登錄過得用戶信息，下次訪問網站的時候頁面可以自動幫你登錄的一些基本信息給填了；
②一般的網站都會有保持登錄也就是說下次你再訪問網站的時候就不需要重新登錄了，這是因為用戶登錄的時候我們可以存放了一個 Token 在 Cookie 中，下次登錄的時候只需要根據 Token 值來查找用戶即可(為了安全考慮，重新登錄一般要將 Token 重寫)；
③登錄一次網站后訪問網站其他頁面不需要重新登錄。
Session 的主要作用就是通過服務端記錄用戶的狀態。
典型的場景是購物車，當你要添加商品到購物車的時候，系統不知道是哪個用戶操作的，因為 HTTP 協議是無狀態的。服務端給特定的用戶創建特定的 Session 之后就可以標識這個用戶并且跟蹤這個用戶了。
Cookie 存儲在客戶端(瀏覽器端)中，而Session存儲在服務器上，相對來說 Session 安全性更高。如果要在 Cookie 中存儲一些敏感信息，不要直接寫入 Cookie 中，最好能將 Cookie 信息加密然后使用到的時候再去服務器端解密。
11. http1.0和1.1 有什么區別
長連接 : 在HTTP/1.0中，默認使用的是短連接，也就是說每次請求都要重新建立一次連接。HTTP 是基于TCP/IP協議的,每一次建立或者斷開連接都需要三次握手四次揮手的開銷，如果每次請求都要這樣的話，開銷會比較大。因此最好能維持一個長連接，可以用個長連接來發多個請求。HTTP 1.1起，默認使用長連接 ,默認開啟Connection： keep-alive。 HTTP/1.1的持續連接有非流水線方式和流水線方式 。流水線方式是客戶在收到HTTP的響應報文之前就能接著發送新的請求報文。與之相對應的非流水線方式是客戶在收到前一個響應后才能發送下一個請求。
錯誤狀態響應碼 :在HTTP1.1中新增了24個錯誤狀態響應碼，如409（Conflict）表示請求的資源與資源的當前狀態發生沖突；410（Gone）表示服務器上的某個資源被永久性的刪除。
緩存處理 :在HTTP1.0中主要使用header里的If-Modified-Since,Expires來做為緩存判斷的標準，HTTP1.1則引入了更多的緩存控制策略例如Entity tag，If-Unmodified-Since, If-Match, If-None-Match等更多可供選擇的緩存頭來控制緩存策略。
帶寬優化及網絡連接的使用 :HTTP1.0中，存在一些浪費帶寬的現象，例如客戶端只是需要某個對象的一部分，而服務器卻將整個對象送過來了，并且不支持斷點續傳功能，HTTP1.1則在請求頭引入了range頭域，它允許只請求資源的某個部分，即返回碼是206（Partial Content），這樣就方便了開發者自由的選擇以便于充分利用帶寬和連接。
12. URI和URL
URI(Uniform Resource Identifier) 是統一資源標志符，可以唯一標識一個資源。
URL(Uniform Resource Location) 是統一資源定位符，可以提供該資源的路徑。它是一種具體的 URI，即 URL 可以用來標識一個資源，而且還指明了如何 locate 這個資源。
URI的作用像身份證號一樣，URL的作用更像家庭住址一樣。URL是一種具體的URI，它不僅唯一標識資源，而且還提供了定位該資源的信息。
13. HTTP和HTTPS
端口 ：HTTP的URL由“http://”起始且默認使用端口80，而HTTPS的URL由“https://”起始且默認使用端口443。
安全性和資源消耗： HTTP協議運行在TCP之上，所有傳輸的內容都是明文，客戶端和服務器端都無法驗證對方的身份。HTTPS是運行在SSL/TLS之上的HTTP協議，SSL/TLS 運行在TCP之上。所有傳輸的內容都經過加密，加密采用對稱加密，但對稱加密的密鑰用服務器方的證書進行了非對稱加密。所以說，HTTP 安全性沒有 HTTPS高，但是 HTTPS 比HTTP耗費更多服務器資源。
對稱加密：密鑰只有一個，加密解密為同一個密碼，且加解密速度快，典型的對稱加密算法有DES、AES等；
小知識點：
對稱加密：密鑰只有一個，加密的解密都是用的同一個密鑰，加密解密的速度快，典型的對稱加密有AES。
非對稱加密:密鑰成對出現，一般加密用是私鑰，解密用的是公鑰，通過私鑰是無法推算出公鑰的，公鑰也無法推算出私鑰，加解密的速度相對對稱加密來說慢，典型的非對稱有RSA。
