IP地址

1、一个IP地址唯一标识一个网络接口；
2、IP地址分为IPv4(32位)和IPv6（128位）；
3、IP地址分为公网IP地址和内网IP地址，公网IP地址可以直接访问，内网IP只能在内网中访问；
4、一个物理设备有多少快网卡，就有几个IP地址；连接两个网络的设备是路由器或者交换机，它至少有两个IP地址，分别接入不同的网络，让不同网络质检连接起来。
5、同一网络中的设备，IP地址前段相同，即网络号相同，通过子网掩码过滤得到网络号：网络号=IP地址&子网掩码；每台设备都需要正确配置IP地址和子网掩码；
6、不同网络中的设备不能直接通信，需要通过路由器或者交换机这样的网络设备间接通信。把这种设备称为网关。
7、网关的作用是连接多个网络，把来自一个网络的数据包转发到另一个网络。这个过程叫路由。

域名

1、由于IP地址直接记忆困难，通常使用域名访问某个特定的服务。域名解析服务器DNS负责把域名翻译成对应的IP地址，客户端再根据IP地址访问服务器。
2、查看域名对应IP地址的命令： 先输入nslookup ，再输入对应的IP地址。
3、本机域名位localhost,其对应IP地址总是本机地址127.0.0.1.

网络模型

1、计算机网络从底层传输到高层软件，需要合理设计网络分层模型，每一层相互独立，足够灵活，完全解耦；每一层负责处理自己的操作。OSI七层模型–简化网络各层的操作，提供标准接口便于实现和维护。

物理层-------------数据通信的光电物理特性；

1. 作用：通过物理介质（空气，光纤等）连接不同物理设备，传输0/1比特流。

数据链路层-------------管理相邻节点节点之间的数据通信；

1. 数据链路层传输数据的基本单位为帧，发送端在一段数据前后添加特定标记形成帧；接收端根据标记识别出帧。

2. 作用：封装成帧+透明传输（解决帧数据中存在特殊字符得情况）+差错监测

3. 相邻节点之间的数据通信：A——路由器——B（C）

   以太网协议：数据链路层协议，完成相邻设备的数据帧传输。
   以太网数据帧：【目的地址（6字节）】【源地址（6字节）】【类型（2字节）】【帧的数据（46-1500字节）】【CRC（4字节）】

    数据链路层：【帧首部】【帧的数据】【帧尾部】物理层：0101000111111......1100
   

   路由器中存储了MAC地址表（MAC地址与硬件接口对应关系），相邻设备通信过程：
   A设备通过网卡发出数据帧，数据帧到达路由器，路由器取出前6个字节，匹配MAC地址表，找到对应的网络接口，路由器往对应网络接口发送数据帧。

   但对于跨设备传输，eg：A——路由器E——D（路由器F），路由器F——B（C），A如何把数据传输到C？

网络层-------------数据路由（决定数据在网站中的路径）；

1. 跨设备通信，可以看作是两个设备通过虚拟互联网络连接。A——虚拟互联网络——C

2. IP协议作用：使得复杂实际网络变为一个虚拟互连网络；在网络层只关注数据转发；解决了在虚拟网络中数据报传输路径的问题。（不提供可靠传输）

3. 在网络层，每一个设备均有一个IP地址，由网络环境决定。

4. 帧中包含IP数据报：

    【IP数据报】：【IP首部】【IP数据报的数据】【帧的数据】：即【IP数据报】数据链路层：【帧首部】【帧的数据】【帧尾部】
   

   帧–IP数据报–TCP数据报/UDP数据报–应用层数据

5. IP首部：

	4位版本：指IP协议版本（IPv4和IPv6），通信双方版本必须一致；标志：标记IP报文是否可分片；片偏移：若IP报文分片，标记为第几片；生存时间（TTL）：IP数据报文在网络中的寿命，每经过一个设备，TTL-1，TTL为0，网络设备丢弃该报文。协议：表示IP数据报携带的具体数据是什么协议（eg,TCP,UDP,ICMP，OSPF等）；源地址：源IP地址      目的地址：目的IP地址

6. IP协议转发流程：逐跳转发：A——网1——路由器——网2——路由器——网3——B

7. 路由表：（目的IP地址和下一条IP地址的对应）计算机或者路由器都拥有路由表。

8. 跨设备传输，eg：A——路由器E——D（路由器F），路由器F——B（C），A把数据传输到C的流程：

    A发出目的IP为C的IP数据包，查询路由表发现下一跳为E，A将IP数据报发送给E，E查询路由表发现下一跳为F，将数据报发送给F，F查询路由表发现下一跳为F，将数据报发送给F，F查询路由表发现目的地C直接连接，将数据报发送给C。
   

9. 注意：数据帧每一跳的MAC地址都在变化，IP数据报每一条的IP地址始终不变。

10. ARP地址解析协议：把网络层IP地址转换为数据链路层MAC地址。ARP缓存表（IP地址与MAC地址的对应关系）ARP缓存表存有IP地址和MAC地址的映射关系–直接查询；ARP缓存表无IP地址和MAC地址的映射关系–广播回应。

11. 帧数据中有【ARP请求/应答】：【硬件类型】【协议类型】【标记】【发送端MAC地址】【发送端IP地址】【目的端MAC地址】【目的端IP地址】

12. IPv4地址的子网划分【网络号】【主机号】：IP地址与子网掩码求与，得到网络号。

    网络号决定子网数量，主机号决定设备数
    A类地址：网络号--8位，主机号--24位
    B类地址：网络号--16位，主机号--16位
    C类地址：网络号--24位，主机号--8位
    

13. 无分类编址CIDR：将网络前缀相同的IP地址称为一个CIDR地址块。网络前缀任意位数;【网络前缀】【主机号】

14. IP地址可分为2类，内网地址和外网地址，内网设备使用多个C类地址，内网多个设备通过同一个外网IP访问互联网。——NAT技术，网络地址转换

15. NAT表：记录IP地址与端口号（port），端口号：每一个进程在进行网络请求时的概念，可以显示某一设备具体哪个进程使用网络。

16. ICMP协议–国际控制报文协议，确认IP包是否成功到达目标地址、通知在发送过程中IP包被丢弃的原因

类型及含义：0--回送应答 3--目标不可达4--原点抑制 5--重定向或改变路由8--回送请求 9--路由器公告10--路由器请求 11--超时17--地址子网请求 18--地址子网应答

应用	：Ping IP地址--排查网络是否连通Traceroute IP地址--探测IP数据在网络中走过的路径。

16. 网络层路由：图论算法–下一跳IP地址最佳

    自治系统（AS）:处于一个管理机构下的网络设备群，AS内部自行管理，对外提供多个出入口。AS内部路由协议：内部网关协议（RIP，OSPF）AS质检路由协议：外部网关协议（BGP）
    

17. 内部网关路由协议RIP：
    距离矢量算法（DV）–
    dijkstra算法–BFS搜索

18. 内部网关路由协议OSPF：
    dijkstra算法–BFS搜索，每个路由器均有全网一致的网络完整拓扑，每个路由器均可运行Dijkstra算法。

19. 外部网关路由协议BGP：
    找到一条到达目的地比较好的路由。

传输层-------------管理端到端的通信连接；

传输层只关心终端设备之间如何进行通信：eg：浏览器与网站后台的通信====进程与进程的通信。

1. 进程间通信方法：Unix域套接字、网络通信、共享内存

2. 端口Port：使用端口标记不同的网络进程，端口使用16bit表示。

3. UDP协议：用户数据报协议

    UDP报文：应用层传输的一个完整的数据报，给到UDP协议，UDP协议既不合并也不拆分应用层传输的数据，直接把数据封装传输，用户给的数据越长，UDP报文越长。应用层：【UDP数据报的数据】==【应用层数据】传输层UDP报文：【UDP首部】【UDP数据报的数据】【IP数据报的数据】==【UDP报文】网络层：【IP首部】【IP数据报的数据】数据链路层：【帧的数据】==【IP数据报】22
   

4. UDP首部：

   

    源端口号：表示源机器正在使用网络的进程目的端口号：表示目的机器正在使用网络的进程UDP校验和：检验UDP数据报是否传输出错。
   

5.UDP协议特点：

	1. UDP是无连接协议（随时可发送数据，不关心是否建立连接）2. 不能保证可靠传输（想发就发，无法保证数据在网络中是否丢失）3.  面向报文传输的：不对报文做任何处理4.  没有拥塞控制：不管网络是否拥塞，都将数据交付出去。5.  UDP的首部开销很小：共8字节

6.TCP协议： 传输控制协议

TCP数据是封装在一个IP数据中。

7.TCP协议特点：

	1. TCP是面向连接的协议2. TCP的点对点通信3. TCP提供可靠的传输服务4. TCP提供全双工的通信5. TCP是面向字节流的协议，和UDP不同，不将应用层数据报看作是一整块，有合并和拆分。

8.TCP头部：

	源端口：表示源机器正在使用网络的进程目的端口：表示目的机器正在使用网络的进程序号：数据的首字节序号，TCP是面向字节流传输的确认号：期望收到对方的下一个报文的首字节序号，前面的已经接收。数据偏移：TCP报文的数据起点距离TCP报文起点的距离，其实标记了TCP头部长度。保留：为今后使用，目前置为0；窗口：允许对方发送的数据量。校验和：校验数据传输是否出错；紧急指针：指定紧急数据报（URG=1）在报文中的位置；选项：支持未来拓展TCP标记：确认ACK（Acknowledgment）--ACK=1时确认号才有效，建立TCP连接后，所有传送的报文都必须置ACK=1；推送PSH（push）--当两个进程交互式通信时，一段应用进程希望键入一个命令后立即就能收到对方的响应。接收方收到PSH=1的TCP报文段，就尽快地交付接收应用进程。而不用再等到整个缓存都填满了后再向上交付。复位RST（reset）--RST=1时，表示TCP连接出现严重错误，必须释放连接，然后重新建立连接。同步SYN（synchronization）--建立连接时用来同步序号。SYN=1而ACK=0，表名这是一个请求报文，对方若同意建立连接，则在响应的报文段中使SYN=1和ACK=1，因此SYN置为1就表示这是一个请求报文或者连接接受报文。终止FIN（finished）用来释放一个连接。当FIN=1，表示此保温端发送数据完毕，要求释放连接。

9.可靠传输原理：

1. 停止等待协议:发送方发送一个消息后，停止生成新消息，等待接收方的确认信息到达后，再生成新消息，超时就重传。因此每发送一个消息都需要设置一个定时器。
2. 连续ARQ协议（Automatic Repeat Request）:单个字节发送和确认效率很低，因此批量发送和确认，采用滑动窗口累积确认。超时则重传。

10.TCP流量控制：使用滑动窗口实现，让发送方发送速率不要太快。接收方告知发送方窗口大小。

当接收到窗口为0，则启动坚持定时器；坚持定时器每隔一段时间发送一个窗口探测报文。

11.TCP的拥塞控制：一条数据链路经过很多设备，每个部分都可能成为网络传输瓶颈。

流量控制考虑点到点的通信量控制；拥塞控制考虑整个网络，报文超时则认为是拥塞。1. 慢启动算法：由小到大逐渐增加发送数据量，每收到一个报文确认，窗口就增大一番；增大到阈值，启动拥塞避免算法。
2. 拥塞避免算法：维护一个窗口变量，只要网络不拥塞，就试探着调大拥塞窗口，只要报文不超时。

12.TCP三次握手–建立TCP连接

1. 第一次握手：Client将标志位SYN置为1，随机产生一个值seq=J，并将该数据包发送给Server，Client进入SYN_SENT状态，等待Server确认。
2. 第二次握手：Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接，Server将标志位SYN和ACK都置为1，ack=J+1，随机产生一个值seq=K，并将该数据包发送给Client以确认连接请求，Server进入SYN_RCVD状态。
3. 第三次握手：Client收到确认后，检查ack是否为J+1，ACK是否为1，如果正确则将标志位ACK置为1，ack=K+1，并将该数据包发送给Server，Server检查ack是否为K+1，ACK是否为1，如果正确则连接建立成功，Client和Server进入ESTABLISHED状态，完成三次握手，随后Client与Server之间可以开始传输数据了。

13.建立TCP连接为什么不采用二次握手？----
防止失效的连接请求初始化连接，对于失效的连接请求，发送方不会进行第三次握手。

14.TCP四次挥手–释放TCP连接

由于TCP连接时全双工的，因此，每个方向都必须要单独进行关闭，这一原则是当一方完成数据发送任务后，发送一个FIN来终止这一方向的连接，收到一个FIN只是意味着这一方向上没有数据流动了，即不会再收到数据了，但是在这个TCP连接上仍然能够发送数据，直到另一方向也发送了FIN。首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方则执行被动关闭，上图描述的即是如此。

1. 第一次挥手：Client发送一个FIN，用来关闭Client到Server的数据传送，Client进入FIN_WAIT_1状态。
2. 第二次挥手：Server收到FIN后，发送一个ACK给Client，确认序号为收到序号+1（与SYN相同，一个FIN占用一个序号），Server进入CLOSE_WAIT状态。
3. 第三次挥手：Server发送一个FIN，用来关闭Server到Client的数据传送，Server进入LAST_ACK状态。
4. 第四次挥手：Client收到FIN后，Client进入TIME_WAIT状态，接着发送一个ACK给Server，确认序号为收到序号+1，Server进入CLOSED状态，完成四次挥手。

15.为什么TIME_WAIT状态需要经过2MSL(最大报文段生存时间)才能返回到CLOSE状态？

原因有二：
一、保证TCP协议的全双工连接能够可靠关闭
二、保证这次连接的重复数据段从网络中消失

先说第一点，如果Client直接CLOSED了，那么由于IP协议的不可靠性或者是其它网络原因，导致Server没有收到Client最后回复的ACK。那么Server就会在超时之后继续发送FIN，此时由于Client已经CLOSED了，就找不到与重发的FIN对应的连接，最后Server就会收到RST而不是ACK，Server就会以为是连接错误把问题报告给高层。这样的情况虽然不会造成数据丢失，但是却导致TCP协议不符合可靠连接的要求。所以，Client不是直接进入CLOSED，而是要保持TIME_WAIT，当再次收到FIN的时候，能够保证对方收到ACK，最后正确的关闭连接。

再说第二点，如果Client直接CLOSED，然后又再向Server发起一个新连接，我们不能保证这个新连接与刚关闭的连接的端口号是不同的。也就是说有可能新连接和老连接的端口号是相同的。一般来说不会发生什么问题，但是还是有特殊情况出现：假设新连接和已经关闭的老连接端口号是一样的，如果前一次连接的某些数据仍然滞留在网络中，这些延迟数据在建立新连接之后才到达Server，由于新连接和老连接的端口号是一样的，又因为TCP协议判断不同连接的依据是socket pair，于是，TCP协议就认为那个延迟的数据是属于新连接的，这样就和真正的新连接的数据包发生混淆了。所以TCP连接还要在TIME_WAIT状态等待2倍MSL，这样可以保证本次连接的所有数据都从网络中消失。

16.套接字Socket

	使用端口（port）来标记不同的网络进程{IP：Port}表示套接字，指定网络中某设备正在使用网络的进程。套接字是抽象概念，表示TCP连接的一端通过套接字可以进行数据发送或接收。TCP连接由两个套接字组成：TCP={Socket1：Socket2}	分分为网络套接字（网络传输）和域套接字（单机）	

会话层-------------管理（建立，维护，重连）通信会话；

表示层-------------数据处理（编码，解码）；

应用层-------------为计算机用户提供接口和服务；

1. 传输层及以下的层提供完整得通信服务，应用层面向用户的一层。

2. 应用层得作用：定义应用间通信得规则

3. DNS:域名系统–把无规则得IP地址转换成容易理解得域名。DNS解析–DNS服务器

4. DHCP协议：动态主机设置协议，自动从网络中获取IP地址。终端设备在不同地方不需要配置IP地址。

    DHCP过程：DHCP服务器监听默认端口67；主机使用UDP协议广播DHCP发现报文；DHCP服务器发出DHCP提供报文；主机向DHCP服务器发出DHCP请求报文；DHCP服务器回应并提供IP地址；
   

5. Http协议–超文本传输协议（用于C/S架构）,基于TCP/IP协议之上的应用层协议

    http(s)://<主机>：<端口>/<路径>主机--可为IP，可为域名端口：80--http，443--安全的http
   

6. HTTP客户端发起一个请求，创建一个到服务器指定端口（默认80端口）的TCP连接；HTTP服务器在80端口监听客户端请求。一旦收到请求，服务器会向客户端返回一个状态，比如“HTTP/1.1 200 OK”,以及返回的内容，如请求的文件，错误信息或其他信息。

7. HTTP工作原理：HTTP协议采用了请求/响应模型。客户端向服务器发送一个请求报文，请求报文包含请求的方法、URL、协议版本、请求头部和请求数据。服务器以一个状态行作为响应，响应的内容包括协议的版本、成功或者错误代码、服务器信息、响应头部和响应数据。

   （1）客户端请求报文方法HTTP协议的请求方法有GET、POST、HEAD、PUT、DELETE、OPTIONS、TRACE、CONNECT。这里介绍最常用的GET方法和POST方法。GET：当客户端要从服务器中读取文档时，使用GET方法。GET方法要求服务器将URL定位的资源放在响应报文的数据部分，回送给客户端。使用GET方法时，请求参数和对应的值附加在URL后面，利用一个问号（“?”）代表URL的结尾与请求参数的开始，传递参数长度受限制。例如，/index.jsp?id=100&op=bind。POST：当客户端给服务器提供信息较多时可以使用POST方法。POST方法将请求参数封装在HTTP请求数据中，以名称/值的形式出现，可以传输大量数据。DELETE:删除指定得服务端资源。UPDATE：更新指定得服务端资源。
   （2）指定资源的方法在地址中指定：eg：http://coding.imooc.com/class/335.html;  http://coding.imooc.com/?sort=0&unlearning=0&page=2在请求数据中指定：POST http://coding.imooc.com HTTP/1-1Accept-Encoding:gzipAccept-Language:zh-CN{"sort":0,"unlearning":0,"page":2}
   

8. HTTP请求/响应步骤：

    1. 客户端连接Web服务器一个HTTP客户端，与Web服务器的HTTP端口（默认为80）建立一个TCP套接字连接。例如：http://www.luffycity.com2. 发送HTTP请求通过TCP套接字，客户端向Web服务器发送一个文本的请求报文，一个请求报文由请求行，请求头部，空行和请求数据4部分组成。3. 服务器接受请求并返回HTTP响应Web服务器解析请求，定位请求资源。服务器将资源复本写到TCP套接字，由客户端读取。一个响应由状态行，响应头部，空行和响应数据4部分组成。4. 释放连接TCP请求若connection模式为close，则服务器主动关闭TCP连接，客户端被动关闭连接，释放TCP连接；若connection模式为keepalive，则该连接会保持一段时间，在该时间内可以继续接受请求。5. 客户端浏览器解析HTML内容客户端浏览器首先解析状态行，查看表明请求是否成功的状态代码。然后解析每一个响应头，响应头告知以下为若干字节的HTML文档和文档的字符集。客户端浏览器读取响应数据HTML，根据HTML的语法对其进行格式化，并在浏览器窗口中显示。
   

9. 在浏览器地址栏键入URL，回车后经历一下流程：

    1. 浏览器向DNS服务器请求解析该URL中的域名所对应的IP地址；2. 解析出IP地址后，根据IP地址和默认端口80，和服务器建立TCP连接；3. 浏览器发出读取文件（URL中域名后面部分对应的文件）的HTTP请求，该请求报文作为TCP三次握手的第三个报文的数据发送给服务器端；4. 服务器对浏览器请求做出响应，并把对应的html文本发送给浏览器。5. 释放TCP连接；6. 浏览器解析该html文本并显示内容。
   

10. HTTP协议是基于TCP/IP协议之上的应用层协议；基于请求-响应模式；HTTP协议自身不保存请求和响应之间的通信状态，每当有新的请求发送，就会有对应的新响应产生。

11. 无状态保存遇到的问题：随着Web的不断发展,因无状态而导致业务处理变得棘手的情况增多了。

    eg.用户登录到一家购物网站,即使他跳转到该站的其他页面后,也需要能继续保持登录状态。
    针对这个实例,网站为了能够掌握是谁送出的请求,需要保存用户的状态。
    HTTP/1.1虽然是无状态协议,但为了实现期望的保持状态功能, 
    于是引入了Cookie技术。有了Cookie再用HTTP协议通信,就可以管理状态了。
    

12. 无连接：无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求，并收到客户的应答后，即断开连接。无连接有两种方式，早期HTTP协议是一次请求一次响应后，直接断开连接；HTTP协议1.1后，一次请求一次响应后，等待几秒，若有新请求，通过原连接通信，否则断开连接。

13. HTTP请求方法

    HTTP/1.1协议中共定义了8种方法，以不同的方式操作指定的资源

    （1）GET向指定的资源发出“显示”请求。使用GET方法应该只用在读取数据，而不应该被用于产生“副作用”的操作中，eg.在Web Application中。其中一个原因是GET可能会被网络蜘蛛等随意访问。
    （2）HEAD与GET方法一样，向服务器发出指定资源请求。不过服务器不传回资源的文本部分，可以获取关于该资源的元数据。
    （3）POST向指定资源提交数据，请求服务器进行处理。数据被包含在请求文本中。这个请求可能会创建新的资源或修改现有资源。
    （4）PUT向指定资源位置上传其最新内容。
    （3）DELETE请求服务器删除Request-URI所标识的资源。
    （4）OPTIONS使服务器传回该资源所支持的所有HTTP请求方法。用'*'来代替资源名称，向Web服务器发送OPTIONS请求，可以测试服务器功能是否正常运作。
    （3）TRACE回显服务器收到的请求，主要用于测试或诊断。
    （4）CONNECTHTTP/1.1协议中预留给能够将连接改为管道方式的代理服务器。通常用于SSL加密服务器的链接（经由非加密的HTTP代理服务器）。
    

    GET和POST区别：
    （1）GET提交的数据会放在URL之后，也就是请求行里，以?分割URL和传输数据，参数之间以&相连，如EditBook?name=test&id=123456.（请求头里content-type的参数形式），POST方法是把提交的数据放在HTTP包的请求数据中。
    （2）GET提交的数据大小有限制（因为浏览器对URL的长度有限制），而POST方法提交的数据没有限制。
    (3)GET和POST请求在服务端获取请求数据方式不同。根据服务端自定义方法。

    注意事项：

    (1)方法名称区分大小写。当请求所针对的资源不支持对应的请求方法的时候，服务器返回状态码405；当服务器不认识或不支持对应的请求方法时，返回状态码501；
    （2）HTTP服务器至少实现GET和HEAD方法，其他方法可选。
    

14. HTTP状态码
    所有HTTP响应的第一行就是状态行，【HTTP版本号】【状态码】【状态描述】

    状态码第一个数字代表响应类型：
    

    

15. URL

    超文本传输协议（HTTP）的统一资源定位符将从因特网获取信息的5个基本元素包括在一个简单的地址中：

    (1)传送协议
    (2)层级URL标记符号(为[//],固定不变)
    (3)访问资源需要的凭证信息（可省略）
    (4)服务器。（通常为域名，有时为IP地址）
    (5)端口号。（以数字方式表示，若为HTTP的默认值“:80”可省略）
    (6)路径。（以“/”字符区别路径中的每一个目录名称）
    (7)查询。（GET模式的窗体参数，以“?”字符为起点，每个参数以“&”隔开，再以“=”分开参数名称与数据，通常以UTF8的URL编码，避开字符冲突的问题）
    (8)片段。以“#”字符为起点
    

    以http://www.luffycity.com:80/news/index.html?id=250&page=1 为例, 其中：

    (1)http:传送协议；
    (2)//：层级URL标记符号；
    (3)www.luffycity.com：域名，即服务器域名；
    (4)80：服务器上的默认网络端口号，默认不显示。
    (5)/news/index.html：路径。（URI：直接定位到对应资源）；
    (6)?id=250&page=1：查询；
    

16. HTTP请求格式（请求协议）

    

    URL中包含路径和参数，请求报文格式如下；

    

    请求头里面的内容举个例子：这个length表示请求体里面的数据长度，其他的请求头里面的这些键值对，大概知道一下就可以了，其中有一个user-agent，需要记住，就是告诉服务端，我是用什么给你发送的请求。

    

17. HTTP响应格式（响应协议）

    

    响应报文格式如下；

    

2、互联网实际使用的是TCP/IP模型5层模型与OSI7层对应关系

网络接口层（对应物理层和数据链路层）

网络层（对应网络层）

传输层（对应传输层）

应用层（对应会话层，表示层，应用层）