Socket通信、Http、Https、TCP/IP、UDP筆記

1)OSI與TCP/IP各層的結構與功能,都有哪些協議。

OSI分層 (7層):物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層。

TCP/IP分層(4層):網絡接口層、網際層、運輸層、應用層。

五層協議(5層):物理層、數據鏈路層、網絡層、運輸層、應用層。

每一層的協議如下:

物理層:RJ45、CLOCK、IEEE802.3??? (中繼器,集線器,網關)

數據鏈路:PPP、FR、HDLC、VLAN、MAC? (網橋,交換機)

網絡層:IP、ICMP、ARP、RARP、OSPF、IPX、RIP、IGRP、 (路由器)

傳輸層:TCP、UDP、SPX

會話層:NFS、SQL、NETBIOS、RPC

表示層:JPEG、MPEG、ASII

應用層:FTP、DNS、Telnet、SMTP、HTTP、WWW、NFS

每一層的作用如下:

物理層:通過媒介傳輸比特,確定機械及電氣規范(比特Bit)

數據鏈路層:將比特組裝成幀和點到點的傳遞(幀Frame)

網絡層:負責數據包從源到宿的傳遞和網際互連(包PackeT)

傳輸層:提供端到端的可靠報文傳遞和錯誤恢復(段Segment)

會話層:建立、管理和終止會話(會話協議數據單元SPDU)

表示層:對數據進行翻譯、加密和壓縮(表示協議數據單元PPDU)

應用層:允許訪問OSI環境的手段(應用協議數據單元APDU)

2)TCP與UDP的區別。

TCP提供面向連接的、可靠的數據流傳輸,而UDP提供的是非面向連接的、不可靠的數據流傳輸。

TCP傳輸單位稱為TCP報文段,UDP傳輸單位稱為用戶數據報。

TCP注重數據安全性,UDP數據傳輸快,因為不需要連接等待,少了許多操作,但是其安全性卻一般。

3)TCP報文結構。

4)TCP的三次握手與四次揮手過程,各個狀態名稱與含義,TIMEWAIT的作用。

手機能夠使用聯網功能是因為手機底層實現了TCP/IP協議,可以使手機終端通過無線網絡建立TCP連接。TCP協議可以對上層網絡提供接口,使上層網絡數據的傳輸建立在“無差別”的網絡之上。

三次握手

TCP是主機對主機層的傳輸控制協議,提供可靠的連接服務,采用三次握手確認建立一個連接:

位碼即tcp標志位,有6種標示:

SYN(synchronous建立聯機)

ACK(acknowledgement 確認)

PSH(push傳送)

FIN(finish結束)

RST(reset重置)

URG(urgent緊急)

Sequence number(順序號碼)

Acknowledge number(確認號碼)

客戶端TCP狀態遷移:

CLOSED->SYN_SENT->ESTABLISHED->FIN_WAIT_1->FIN_WAIT_2->TIME_WAIT->CLOSED

服務器TCP狀態遷移:

CLOSED->LISTEN->SYN收到->ESTABLISHED->CLOSE_WAIT->LAST_ACK->CLOSED

各個狀態的意義如下:

LISTEN - 偵聽來自遠方TCP端口的連接請求;

SYN-SENT -在發送連接請求后等待匹配的連接請求;

SYN-RECEIVED - 在收到和發送一個連接請求后等待對連接請求的確認;

ESTABLISHED- 代表一個打開的連接,數據可以傳送給用戶;

FIN-WAIT-1 - 等待遠程TCP的連接中斷請求,或先前的連接中斷請求的確認;

FIN-WAIT-2 - 從遠程TCP等待連接中斷請求;

CLOSE-WAIT - 等待從本地用戶發來的連接中斷請求;

CLOSING -等待遠程TCP對連接中斷的確認;

LAST-ACK - 等待原來發向遠程TCP的連接中斷請求的確認;

TIME-WAIT -等待足夠的時間以確保遠程TCP接收到連接中斷請求的確認;

CLOSED - 沒有任何連接狀態;

TCP/IP協議中,TCP協議提供可靠的連接服務,采用三次握手建立一個連接,如圖1所示。

(1)第一次握手:建立連接時,客戶端A發送SYN包(SYN=j)到服務器B,并進入SYN_SEND狀態,等待服務器B確認。

(2)第二次握手:服務器B收到SYN包,必須確認客戶A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B進入SYN_RECV狀態。

(3)第三次握手:客戶端A收到服務器B的SYN+ACK包,向服務器B發送確認包ACK(ACK=k+1),此包發送完畢,客戶端A和服務器B進入ESTABLISHED狀態,完成三次握手。

完成三次握手,客戶端與服務器開始傳送數據。

確認號:其數值等于發送方的發送序號+1(即接收方期望接收的下一個序列號)。

5)TCP擁塞控制。

6)TCP滑動窗口與回退N針協議

CP使用窗口機制進行流量控制

什么是窗口?

連接建立時,各端分配一塊緩沖區用來存儲接收的數據,并將緩沖區的尺寸發送給另一端

接收方發送的確認信息中包含了自己剩余的緩沖區尺寸

剩余緩沖區空間的數量叫做窗口

7)Http的報文結構。

8)Http的狀態碼含義。

狀態碼 ? ? ? ??狀態描述 ? ? ? ? ? ? ?簡要說明

200 ? ? ? ? ? ? ? ? ?OK ? ? ? ? ? ? ?客戶端請求成功

201 ? ? ? ? ? ? ?Created ? ? ? ? ??請求已經被實現,而且有一個新的資源已經依據請求的需要而創建。

301 ? ? ? ? Moved Permanently ??被請求的資源已永久移動到新位置,并且將來任何對此資源的引用都應該使用本響應返回的若干個URI之一

302 ? ? ? ? ? ? ? ?Found ? ? ? ? ? ?在響應報文中使用首部“Location: URL”指定臨時資源位置

304 ? ? ? ? ??Not Modified ? ? ? ?條件式請求中使用

403 ? ? ? ? ? ?Forbidden ? ? ? ? ?請求被服務器拒絕

404 ? ? ? ? ??Not Found ? ? ? ? ??服務器無法找到請求的URL

405 ? ? ?Method Not Allowed ? 不允許使用此方法請求相應的URL

500 ? ??Internal Server Error ??服務器內部錯誤

502 ? ??Bad Gateway ? ? ? ? ? ? ?代理服務器從上游收到了一條偽響應

503 ? ?Service Unavailable ? ? ?服務器此時無法提供服務,但將來可能可用

505 ? ?HTTP Version Not Supported

服務器不支持,或者拒絕支持在請求中使用的HTTP版本。這暗示著服務器不能或不愿使用與客戶端相同的版本。響應中應當包含一個描述了為何版本不被支持以及服務器支持哪些協議的實體。

9)Http request的幾種類型。

OPTIONS:返回服務器針對特定資源所支持的HTTP請求方法。也可以利用向Web服務器發送'*'的請求來測試服務器的功能性。

HEAD:向服務器索要與GET請求相一致的響應,只不過響應體將不會被返回。這一方法可以在不必傳輸整個響應內容的情況下,就可以獲取包含在響應消息頭中的元信息。

GET:向特定的資源發出請求。

POST:向指定資源提交數據進行處理請求(例如提交表單或者上傳文件)。數據被包含在請求體中。POST請求可能會導致新的資源的創建和/或已有資源的修改。

PUT:向指定資源位置上傳其最新內容。

DELETE:請求服務器刪除Request-URI所標識的資源。

TRACE:回顯服務器收到的請求,主要用于測試或診斷。

CONNECT:HTTP/1.1協議中預留給能夠將連接改為管道方式的代理服務器。

10)Http1.1和Http1.0的區別

HTTP連接最顯著的特點是客戶端發送的每次請求都需要服務器回送響應,在請求結束后,會主動釋放連接。從建立連接到關閉連接的過程稱為“一次連接”。

1)在HTTP 1.0中,客戶端的每次請求都要求建立一次單獨的連接,在處理完本次請求后,就自動釋放連接。

2)在HTTP 1.1中則可以在一次連接中處理多個請求,并且多個請求可以重疊進行,不需要等待一個請求結束后再發送下一個請求。

1. HTTP 1.0規定瀏覽器與服務器只保持短暫的連接,而HTTP 1.1 支持長連接

2. HTTP 1.1支持持久連接,在一個TCP連接上可以傳送多個HTTP請求和響應,減少了建立和關閉連接的消耗和延遲。HTTP1.1還允許客戶端不用等待上一次請求結果返回,就可以發出下一次請求,但服務器端必須按照接收到客戶端請求的先后順序依次回送響應結果,以保證客戶端能夠區分出每次請求的響應內容,這樣也顯著地減少了整個下載過程所需要的時間。

3. HTTP 1.1還提供了與身份認證、狀態管理和Cache緩存等機制相關的請求頭和響應頭。

4. HTTP 1.1中增加Host請求頭字段后,WEB瀏覽器可以使用主機頭名來明確表示要訪問服務器上的哪個WEB站點,這才實現了在一臺WEB服務器上可以在同一個IP地址和端口號上使用不同的主機名來創建多個虛擬WEB站點。

11)Http怎么處理長連接。

http長連接即持久連接是http1.1版本的一個特性,即一個http連接建立完成一個請求-回應后,可以不需要立刻關閉,可以重復使用。http的長連接是可以發送多個請求而不用等待每個響應的。

12)Socket介紹

- 套接字(socket)概念

套接字(socket)是通信的基石,是支持TCP/IP協議的網絡通信的基本操作單元。它是網絡通信過程中端點的抽象表示,包含進行網絡通信必須的五種信息:連接使用的協議,本地主機的IP地址,本地進程的協議端口,遠地主機的IP地址,遠地進程的協議端口。

應用層通過傳輸層進行數據通信時,TCP會遇到同時為多個應用程序進程提供并發服務的問題。多個TCP連接或多個應用程序進程可能需要通過同一個TCP協議端口傳輸數據。為了區別不同的應用程序進程和連接,許多計算機操作系統為應用程序與TCP/IP協議交互提供了套接字(Socket)接口。應用層可以和傳輸層通過Socket接口,區分來自不同應用程序進程或網絡連接的通信,實現數據傳輸的并發服務。

- 建立socket連接

建立Socket連接至少需要一對套接字,其中一個運行于客戶端,稱為ClientSocket ,另一個運行于服務器端,稱為ServerSocket 。

套接字之間的連接過程分為三個步驟:服務器監聽,客戶端請求,連接確認。

服務器監聽:服務器端套接字并不定位具體的客戶端套接字,而是處于等待連接的狀態,實時監控網絡狀態,等待客戶端的連接請求。

客戶端請求:指客戶端的套接字提出連接請求,要連接的目標是服務器端的套接字。為此,客戶端的套接字必須首先描述它要連接的服務器的套接字,指出服務器端套接字的地址和端口號,然后就向服務器端套接字提出連接請求。

連接確認:當服務器端套接字監聽到或者說接收到客戶端套接字的連接請求時,就響應客戶端套接字的請求,建立一個新的線程,把服務器端套接字的描述發給客戶端,一旦客戶端確認了此描述,雙方就正式建立連接。而服務器端套接字繼續處于監聽狀態,繼續接收其他客戶端套接字的連接請求。

13)Cookie與Session的作用于原理。

14)電腦上訪問一個網頁,整個過程是怎么樣的:DNS、HTTP、TCP、OSPF、IP、ARP。

15)Ping的整個過程。ICMP報文是什么。

16)C/S模式下使用socket通信,幾個關鍵函數。

Server : listen(port)

accept()

Client :?? connect(ip_address, port)

17)IP地址分類。

A : 0開頭?? (1.0.0.0 ~ 126.255.255.255)? 政府

B:10開頭? (128.0.0.0 ~ 191.255.255.255) 企業

C:110開頭 (192.0.0.0 ~ 233.255.255.255)? 個人

D:1110開頭(224.0.0.1~239.255.255.254)組播

E:11110開頭(240.0.0.1~255.255.255.254)實驗

全1 : 廣播地址

全0 : 網絡地址

18)路由器與交換機區別。

路由器是3層設備,工作在網絡層,交換機工作與數據鏈路層,是第2層設備。交換機內部的CPU會在每個端口成功連接時,通過ARP協議學習它的MAC地址,保存成一張 ARP表。在今后的通訊中,發往該MAC地址的數據包將僅送往其對應的端口,而不是所有的端口。因此,交換機可用于劃分數據鏈路層廣播,即沖突域;但它不 能劃分網絡層廣播,即廣播域。路由器的一個作用是連通不同的網絡,另一個作用是選擇信息傳送的線路。

19)TCP/IP、Http、Socket的區別

a)SOCKET連接與TCP/IP連接

創建Socket連接時,可以指定使用的傳輸層協議,Socket可以支持不同的傳輸層協議(TCP或UDP),當使用TCP協議進行連接時,該Socket連接就是一個TCP連接。

socket則是對TCP/IP協議的封裝和應用(程序員層面上)。也可以說,TPC/IP協議是傳輸層協議,主要解決數據 如何在網絡中傳輸,而HTTP是應用層協議,主要解決如何包裝數據。關于TCP/IP和HTTP協議的關系,網絡有一段比較容易理解的介紹:

“我們在傳輸數據時,可以只使用(傳輸層)TCP/IP協議,但是那樣的話,如 果沒有應用層,便無法識別數據內容,如果想要使傳輸的數據有意義,則必須使用到應用層協議,應用層協議有很多,比如HTTP、FTP、TELNET等,也 可以自己定義應用層協議。WEB使用HTTP協議作應用層協議,以封裝HTTP文本信息,然后使用TCP/IP做傳輸層協議將它發到網絡上。”

我們平時說的最多的socket是什么呢,實際上socket是對TCP/IP協議的封裝,Socket本身并不是協議,而是一個調用接口(API),通過Socket,我們才能使用TCP/IP協議。 實際上,Socket跟TCP/IP協議沒有必然的聯系。Socket編程接口在設計的時候,就希望也能適應其他的網絡協議。所以說,Socket的出現 只是使得程序員更方便地使用TCP/IP協議棧而已,是對TCP/IP協議的抽象,從而形成了我們知道的一些最基本的函數接口,比如create、 listen、connect、accept、send、read和write等等。網絡有一段關于socket和TCP/IP協議關系的說法比較容易理解:

“TCP/IP只是一個協議棧,就像操作系統的運行機制一樣,必須要具體實現,同時還要提供對外的操作接口。這個就像操作系統會提供標準的編程接口,比如win32編程接口一樣,TCP/IP也要提供可供程序員做網絡開發所用的接口,這就是Socket編程接口。”

實際上,傳輸層的TCP是基于網絡層的IP協議的,而應用層的HTTP協議又是基于傳輸層的TCP協議的,而Socket本身不算是協議,就像上面所說,它只是提供了一個針對TCP或者UDP編程的接口。socket是對端口通信開發的工具,它要更底層一些.

b)Socket連接與HTTP連接

由于通常情況下Socket連接就是TCP連接,因此Socket連接一旦建立,通信雙方即可開始相互發送數據內容,直到雙方連接斷開。但在實際網絡應用中,客戶端到服務器之間的通信往往需要穿越多個中間節點,例如路由器、網關、防火墻等,大部分防火墻默認會關閉長時間處于非活躍狀態的連接而導致Socket 連接斷連,因此需要通過輪詢告訴網絡,該連接處于活躍狀態。

而HTTP連接使用的是“請求—響應”的方式,不僅在請求時需要先建立連接,而且需要客戶端向服務器發出請求后,服務器端才能回復數據。

很多情況下,需要服務器端主動向客戶端推送數據,保持客戶端與服務器數據的實時與同步。此時若雙方建立的是Socket連接,服務器就可以直接將數據傳送給客戶端;若雙方建立的是HTTP連接,則服務器需要等到客戶端發送一次請求后才能將數據傳回給客戶端,因此,客戶端定時向服務器端發送連接請求,不僅可以保持在線,同時也是在“詢問”服務器是否有新的數據,如果有就將數據傳給客戶端。

http協議是應用層的協義

有個比較形象的描述:HTTP是轎車,提供了封裝或者顯示數據的具體形式;Socket是發動機,提供了網絡通信的能力。

兩個計算機之間的交流無非是兩個端口之間的數據通信,具體的數據會以什么樣的形式展現`是以不同的應用層協議來定義的`如HTTP`FTP`...

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