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网络协议

1、TCP状态 （SYN, FIN, ACK, PSH, RST, URG）​

TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/网际协议）是指能够在多个不同网络间实现信息传输的协议

TCP 协议的作用是，保证数据通信的完整性和可靠性，防止丢包

在TCP层，有个FLAGS字段 (FLAGS意思为标识)，这个字段有以下几个标识

  • SYN, FIN, ACK, PSH, RST, URG
  • SYN表示建立连接 (SYN：同步序列编号（Synchronize Sequence Numbers）)
  • FIN表示关闭连接，
  • ACK表示响应， (ACK (Acknowledge character）即是确认字符)
  • PSH表示有 DATA数据传输
  • RST表示连接重置。

2、TCP连接的建立与终止​

参考:https://zhuanlan.zhihu.com/p/86426969

2.1 三次握手​

TCP的三次握手是为了建立可靠的连接而设计的。在建立连接之前，双方需要经过三次握手来确认连接的可行性

三次握手的过程如下：

  • 第一次握手: 客户端向服务端发送SYN标识的数据包，表示要建立连接

  • 第二次握手: 服务端收到客户端SYN数据包之后，通过ACK确认标识来进行回复确认，发送SYN和ACK标识数据给客户端，表示服务端同意建立连接

  • 第三次握手: 客户端受到服务端的数据包之后，会发送一个ACK标识给服务器，表示已经收到服务器标识序号了，服务端收到报文后没问题之后，同意建立连接

第三次握手为什么要发送ACK标识给服务器？

  • 为了证明客户端发送数据正常
  • 表示已经收到服务器标识序号了

补充：

SYN（Synchronize）标志是用来同步序号的。它表示发送方希望建立连接，或者表示已经收到了对方的序号

ACK（Acknowledgment）标志是用来确认序号的。它表示已经收到了对方的序号，或者表示已经处理完了对方的数据。

2.2 四次挥手​

四次挥手的过程如下：

  • 第一次挥手：客户端发送一个带有 FIN 标志的数据包给服务器，表示客户端希望断开连接。

  • 第二次挥手: 服务器收到客户端的数据包后，会发送一个带有 ACK 标志的数据包给客户端。表示服务器已经收到了客户端的请求，并且准备好断开连接。

    • 此时服务端处于关闭等待状态，而不是立马给客户端发FIN报文，这个状态还要持续一段时间，因为服务端可能还有数据没发完。

  • 第三次挥手：服务器传输完数据之后，服务器发送一个带有 FIN 标志的数据包给客户端，表示服务器希望断开连接。

  • 第四次挥手: 客户端收到服务器的数据包后，会发送一个带有 ACK 标志的数据包给服务器。表示客户端已经收到了服务器的请求，并且准备好断开连接。

补充：

1、FIN（Finish）标志是用来结束连接的。它表示希望断开连接

2、四次握手就是中间多了一层：等待服务器传输数据, 传输完成之后再一次响应回复相关数据的过程

2.3为什么建立连接是三次握手，而断开连接是四次挥手呢​

简单来说：（因为二次挥手的时候当服务端收到客户端FIN报文时，需要先向客户端发送ACK码进行回复确认，但是此时的服务端并不会关闭socket【Socket是基于TCP】的连接），而是处于等待关闭的状态，因为服务端还有数据没有发送完毕，当服务端发送数据完毕之后，再向客户端发送FIN报文

建立连接的时候， 服务器在LISTEN状态下，收到建立连接请求的SYN报文后，把ACK和SYN放在一个报文里发送给客户端。 而关闭连接时，服务器收到对方的FIN报文时，仅仅表示对方不再发送数据了但是还能接收数据，而自己也未必全部数据都发送给对方了，所以己方可以立即关闭，也可以发送一些数据给对方后，再发送FIN报文给对方来表示同意现在关闭连接，因此，己方ACK和FIN一般都会分开发送，从而导致多了一次。

  • 答：因为当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后，可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的，SYN报文是用来同步的。但是关闭连接时，当Server端收到FIN报文时，很可能并不会立即关闭SOCKET，所以只能先回复一个ACK报文，告诉Client端，"你发的FIN报文我收到了"。只有等到我Server端所有的报文都发送完了，我才能发送FIN报文，因此不能一起发送。故需要四步握手。

2.4 为什么连接的时候是三次握手？​

2.5 什么是半连接队列？​

2.6 三次握手过程中可以携带数据吗？​

答：第一次、第二次握手不可以携带数据，而第三次握手是可以携带数据的。

我们可以思考一个问题，假如第一次握手可以携带数据的话，如果有人要恶意攻击服务器，那他每次都在第一次握手中的 SYN 报文中放入大量的数据，疯狂着重复发 SYN 报文，这会让服务器花费大量的内存空间来缓存这些报文，这样服务器就更容易被攻击了。

对于第三次握手，此时客户端已经处于连接状态，他已经知道服务器的接收、发送能力是正常的了，所以可以携带数据是情理之中。

2.8 如果第三次握手丢失了，客户端服务端会如何处理？​

如果第三次握手丢失了，客户端会重新发送第三次握手。服务器收到重新发送的第三次握手后，会再次尝试建立连接。如果连接建立成功，就可以开始传输数据了。如果连接仍然无法建立，则连接就会断开，客户端和服务器会重新回到连接前的状态。

  • TCP是有自动重连机制

3、输入url。按下回车键后发生了什么​

1、首先输入地址 2、通过这个地址进行DNS解析成ip 3、把ip地址建立TCP连接，向服务器发送HTTP请求 【保证数据通信的完整性】 4、服务器发送永久重定向给浏览器响应 【即使网址更换域名, 通过301永久重定向将旧域名重定向至新域名，挽回流量损失和SEO,优化了SEO】 5、服务器处理请求 6、服务器返回HTTP响应 7、浏览器解析渲染页面 【浏览器渲染机制】 (构建dom树 -> 构建渲染render树 -> 布局render树 -> 绘制render树) 8、连接结束

1、URL 解析​

1、首先判断你输入的是一个合法的 URL 还是一个待搜索的关键词，并且根据你输入的内容进行自动完成、字符编码等操作。

2、HSTS (HTTP严格传输安全协议)

  • 由于安全隐患，会使用 HSTS 强制客户端使用 HTTPS 访问页面

3、其他操作

  • 浏览器还会进行一些额外的操作，比如安全检查、访问限制

4、检查缓存

  • 如果缓存中有，会直接在屏幕中显示页面内容

2、DNS解析​

1、解析获取相应的IP地址

3、TCP 连接​

浏览器向服务器发起tcp连接，与浏览器建立tcp三次握手

4、服务器处理请求​

服务器处理请求并返回 HTTP 报文，将数据返回至浏览器

5、浏览器接受响应​

浏览器接收到来自服务器的响应资源后，会对资源进行分析。

  • 浏览器解码响应，如果响应可以缓存，则存入缓存

六、渲染页面​

1、首先，在浏览器地址栏中输入url，先解析url，检测url地址是否合法 2、浏览器先查看浏览器缓存-系统缓存-路由器缓存，如果缓存中有，会直接在屏幕中显示页面内容。若没有，则跳到第三步操作。 浏览器缓存：浏览器会记录DNS一段时间，因此，只是第一个地方解析DNS请求； 操作系统缓存：如果在浏览器缓存中不包含这个记录，则会使系统调用操作系统，获取操作系统的记录(保存最近的DNS查询缓存)； 路由器缓存：如果上述两个步骤均不能成功获取DNS记录，继续搜索路由器缓存； ISP缓存：若上述均失败，继续向ISP搜索。 3、在发送http请求前，需要域名解析(DNS解析)，解析获取相应的IP地址。 4、浏览器向服务器发起tcp连接，与浏览器建立tcp三次握手。 5、握手成功后，浏览器向服务器发送http请求，请求数据包。 6、服务器处理收到的请求，将数据返回至浏览器 7、浏览器收到HTTP响应 8、浏览器解码响应，如果响应可以缓存，则存入缓存。 9、 浏览器发送请求获取嵌入在HTML中的资源（html，css，javascript，图片，音乐······），对于未知类型，会弹出对话框。 10、 浏览器发送异步请求。 11、页面全部渲染结束

4、TCP和UDP的区别​

UDP：

  • 用户数据报文协议（UDP，User Datagram Protocol）
  • UDP 是⼀个面向报文（报文可以理解为⼀段段的数据）的协议。意思就是UDP 只是报⽂的搬运工，不会对报文进行任何拆分和拼接操作

具体来说：

  • 在发送端，应⽤层将数据传递给传输层的 UDP 协议， UDP 只会给数据增加⼀个 UDP 头标识下是 UDP 协议，然后就传递给⽹络层了 在接收端，⽹络层将数据传递给传输层， UDP 只去除 IP 报⽂头就传递给应⽤层，不会 任何拼接操作

TCP：

  • TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/网际协议）是指能够在多个不同网络间实现信息传输的协议
  • TCP 协议的作用是，保证数据通信的完整性和可靠性，防止丢包

区别:​

连接性：

  • UDP 是⽆连接的，也就是说通信不需要建⽴和断开连接。
    • UDP只提供端到端的数据传递，不做可靠性校验，因此不需要连接去确认
    • 因此UDP的缺点不可靠，不稳定。
  • TCP是面向连接，也就是说客户和服务器交换数据前，必须现在双方之间建立一个TCP连接，之后才能传输数据
    • TCP协议需要保证数据传输可靠，那么我们通过连接（三次握手）这个过程确定，双方都可以收发数据。如果连接都连接不上，那么就可以确定双方的通信不可达，建立连接失败，没办法可靠的传输。

可靠性：

  • TCP是可靠，UDP不可靠

报文：

  • TCP面向字节流，UDP面向报文

效率：

  • TCP传输效率低，UDP传输效率高
  • 因为UDP支持一对一，一对多，多对一和多对多交互通信，而TCP连接只能一对一通信
  • .TCP为了可靠性保证，增加了3次握手4次挥手，复杂的拥塞控制，以及流量控制，让网络传输的延迟进一步增加。
  • TCP头部的大小比UDP复杂，也会影响传输的数据量

场景​

  • UDP 应用场景：

    • 当对网络通讯质量要求不高的时候，要求网络通讯速度能尽量的快，这时就可以使用 UDP。
      • 语音、视频

  • TCP的应用场景：

    • 当对网络通讯质量有要求的时候，比如：整个数据要准确无误的传递给对方
      • 文件传输、浏览器的HTTP协议

5、WebSocket 使用的是 TCP 还是 UDP 协议​

  • websSocket是基于TCP的协议的，不可能是UDP协议，UDP 是⽆连接的，也就是UDP说通信不需要建立和断开连接。而webSocket是客户端和服务器之间的连接

6、为什么说TCP是字节流协议​

TCP是面向字节流的协议，意味着它把数据看成一个字节流

  • 【为了方便传输】TCP会把数据划分成若干个数据包，并将这些数据包逐一发送出去。数据包的大小是不固定的
  • 接收方在接收数据时把所有接收到的数据包组装起来，然后提供给应用层
    • 应用层协议是在应用程序之间进行通信所使用的协议

当你在浏览网页时，你的电脑【客户端】就是接收方，它会接收到服务器发送的数据；而服务器则是发送方，它会向你的电脑【客户端】发送数据。当你的客户端收到数据后，它会将数据交给浏览器，由浏览器负责渲染网页。这里的浏览器就是应用层。

7、SYN攻击是什么?​

SYN攻击（也称为三次握手攻击）是一种利用TCP协议漏洞的攻击方式。

  • 在SYN攻击中，攻击者伪造自己的IP地址，向目标服务器发送大量的SYN报文段。目标服务器收到这些SYN报文段后，会进行第二次握手，并向攻击者发送SYN和ACK报文段。但是，由于攻击者的IP地址是伪造的，攻击者并不能收到这些报文段。这会导致目标服务器不断地等待攻击者的响应，从而使服务器资源耗尽，无法对其他请求作出响应。这就是SYN攻击的原理。
  • SYN攻击利用TCP协议漏洞的攻击方式，可以造成服务器资源耗尽，无法对其他请求作出响应的后果。

如何防范SYN攻击？​

  • 可以使用SYN Cookies技术。SYN Cookies技术可以在不使用服务器状态的情况下，处理客户端的SYN请求。这样，服务器就不会因为大量的SYN请求而资源耗尽，从而防止了SYN攻击。

  • 可以使用防火墙来防范SYN攻击。防火墙可以检测到大量的SYN请求，并根据设定的规则来进行过滤。例如，可以设定规则，拒绝来自某个特定IP地址的所有SYN请求。这样，就可以有效地防止SYN攻击了。

8、WebSocket协议是在哪一层？​

  • WebSocket协议位于应用层