🏗️ 计算机网络

I. OSI 七层模型与 TCP/IP 四层模型

1. OSI 七层模型

从上到下依次为：

应用层：为应用程序提供服务（HTTP、FTP、SMTP）
表示层：数据格式化、加密解密
会话层：建立、管理、维护会话
传输层：端到端通信（TCP、UDP）
网络层：路由选择、逻辑地址（IP）
数据链路层：成帧、MAC 地址（以太网、WiFi）
物理层：比特流传输

2. TCP/IP 四层模型（实际应用）

应用层：对应 OSI 应用层、表示层、会话层（HTTP、DNS、SSH）
传输层：TCP、UDP
网络层：IP、ICMP、ARP
网络接口层：对应 OSI 数据链路层、物理层

II. TCP 与 UDP

1. 对比

特性	TCP	UDP
连接	面向连接（三次握手）	无连接
可靠性	可靠传输（确认、重传）	不可靠，可能丢包
顺序	保证有序	不保证
速度	较慢	快
资源消耗	高	低
首部开销	20-60 字节	8 字节
应用场景	文件传输、邮件、网页	视频流、游戏、DNS

2. TCP 三次握手

目的：建立连接，同步双方的序列号和确认号

客户端 -> 服务端: SYN=1, seq=x （SYN_SENT）
服务端 -> 客户端: SYN=1, ACK=1, seq=y, ack=x+1 （SYN_RCVD）
客户端 -> 服务端: ACK=1, seq=x+1, ack=y+1 （ESTABLISHED）

为什么是三次？

防止失效的连接请求报文段被服务端接收，造成错误
确认双方的收发能力都正常

3. TCP 四次挥手

目的：断开连接

客户端 -> 服务端: FIN=1, seq=u （FIN_WAIT_1）
服务端 -> 客户端: ACK=1, seq=v, ack=u+1 （CLOSE_WAIT）
客户端 -> 服务端: （确认收到，进入 FIN_WAIT_2）
服务端 -> 客户端: FIN=1, ACK=1, seq=w, ack=u+1 （LAST_ACK）
客户端 -> 服务端: ACK=1, seq=u+1, ack=w+1 （TIME_WAIT，等待 2MSL 后关闭）

为什么需要 TIME_WAIT？

确保最后一个 ACK 能到达服务端（如果丢失，服务端会重传 FIN）
等待 2MSL（最大报文生存时间），让旧报文在网络中消失

为什么是四次？

服务端收到 FIN 后可能还有数据要发送，所以 ACK 和 FIN 分开发送

4. TCP 可靠传输机制

序列号：对数据字节进行编号
确认应答（ACK）：接收方收到数据后回复 ACK
超时重传：发送方未收到 ACK 则重传
快速重传：收到 3 个重复 ACK 立即重传
滑动窗口：流量控制，接收方告知窗口大小
拥塞控制：慢启动、拥塞避免、快重传、快恢复

5. TCP 滑动窗口与流量控制

滑动窗口：

发送方根据接收方的通告窗口大小控制发送速率
窗口大小 = 接收缓冲区剩余空间

流量控制：

防止发送方发太快导致接收方缓冲区溢出
接收方在 ACK 中通告窗口大小（为 0 时停止发送）

6. TCP 拥塞控制

慢启动：cwnd 从 1 开始，每 RTT 翻倍（指数增长）
拥塞避免：cwnd 达到阈值后，每 RTT 加 1（线性增长）
快重传：收到 3 个重复 ACK，立即重传
快恢复：快重传后，cwnd 减半，直接进入拥塞避免

III. HTTP 与 HTTPS

1. HTTP 常见状态码

1xx：信息性（100 Continue）
2xx：成功（200 OK、201 Created、204 No Content）
3xx：重定向（301 Moved Permanently、302 Found、304 Not Modified）
4xx：客户端错误（400 Bad Request、401 Unauthorized、403 Forbidden、404 Not Found）
5xx：服务器错误（500 Internal Server Error、502 Bad Gateway、503 Service Unavailable）

2. HTTP 与 HTTPS 的区别

特性	HTTP	HTTPS
协议	运行在 TCP 之上	运行在 SSL/TLS 之上
端口	80	443
安全性	明文传输，易被窃听	加密传输，防窃听、篡改
证书	不需要	需要 CA 证书
性能	快	慢（SSL 握手开销）

3. HTTPS 加密流程

客户端发送 ClientHello：支持的加密套件、随机数
服务端返回 ServerHello：选择的加密套件、随机数、证书
客户端验证证书：检查 CA 签名、有效期、域名
客户端生成 premaster secret：用服务端证书的公钥加密发送
双方生成 master secret：用客户端随机数、服务端随机数、premaster secret 生成
双方生成会话密钥：用于对称加密通信

4. HTTP 1.0 / 1.1 / 2.0 的区别

HTTP 1.0：

每个请求都需要新连接（短连接）
无 Host 头，无法虚拟主机

HTTP 1.1：

长连接（Connection: keep-alive），默认开启
管道化（Pipelining）：可并行发送请求，但需按顺序响应
分块传输编码（Transfer-Encoding: chunked）
增加 Host 头、缓存控制

HTTP 2.0：

多路复用：一个连接并发多个请求，解决队头阻塞
二进制分帧：改用二进制格式，解析更高效
头部压缩（HPACK）：减少重复头部传输
服务端推送（Server Push）：主动推送资源

5. HTTP 与 WebSocket 的区别

特性	HTTP	WebSocket
通信模式	半双工（请求-响应）	全双工
连接	短连接/长连接	持久连接
状态	无状态	有状态
推送	轮询/长轮询	服务端主动推送
应用	网页、API	即时通讯、游戏

WebSocket 握手：

客户端请求：
GET /chat HTTP/1.1
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key: x3JJHMbDL1EzLkh9GBhXDw==

服务端响应：
HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: HSmrc0sMlYUkAGmm5OPpG2HaGWk=

IV. DNS

1. DNS 解析过程

检查浏览器缓存：是否有域名对应的 IP
检查系统缓存（hosts 文件）
检查本地 DNS 服务器（运营商 DNS）
递归查询：
- 本地 DNS 向根域名服务器查询（.）
- 根服务器返回顶级域名服务器地址（.com）
- 向顶级域名服务器查询，返回权威域名服务器地址
- 向权威域名服务器查询，返回最终 IP

2. DNS 记录类型

A 记录：域名 -> IPv4 地址
AAAA 记录：域名 -> IPv6 地址
CNAME：域名别名（如 www.example.com -> example.com）
MX 记录：邮件服务器
TXT 记录：文本信息（如 SPF、DKIM）
NS 记录：指定 DNS 服务器

V. ARP 协议

1. 作用

将 IP 地址解析为 MAC 地址（网络层到数据链路层）

2. 工作流程

主机 A 想发送数据给主机 B（已知 B 的 IP）
主机 A 广播 ARP 请求："谁的 IP 是 192.168.1.2？"
主机 B 收到后回复 ARP 响应："我的 MAC 是 aa:bb:cc:dd:ee:ff"
主机 A 将 B 的 IP-MAC 映射缓存到 ARP 表

3. ARP 缓存

查看缓存：arp -a（Windows）、arp -n（Linux）
缓存超时：一般 20 分钟
免费 ARP：主机启动时广播自己的 IP，检测冲突

VI. Socket 编程

1. TCP Socket 示例

服务端：

java

ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
Socket socket = serverSocket.accept(); // 阻塞等待连接
InputStream in = socket.getInputStream();
OutputStream out = socket.getOutputStream();
// 读写数据...
socket.close();

客户端：

java

Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8080);
OutputStream out = socket.getOutputStream();
InputStream in = socket.getInputStream();
// 读写数据...
socket.close();

2. UDP Socket 示例

发送方：

java

DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
byte[] data = "Hello".getBytes();
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length,
    InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 8080);
socket.send(packet);

接收方：

java

DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8080);
byte[] buffer = new byte[1024];
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);
socket.receive(packet); // 阻塞等待
String msg = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength());

VII. 常见面试题

1. 在浏览器输入 URL 后发生了什么？

DNS 解析：域名 -> IP 地址
TCP 连接：三次握手建立连接
HTTP 请求：发送 GET 请求
服务器处理：路由、业务逻辑、查询数据库
HTTP 响应：返回 HTML/CSS/JS
浏览器渲染：
- 解析 HTML 构建 DOM 树
- 解析 CSS 构建 CSSOM 树
- 合并生成渲染树
- 布局（Layout）
- 绘制（Paint）
TCP 断开：四次挥手关闭连接

2. TCP 粘包/拆包问题

原因：

TCP 是字节流，无消息边界保护
Nagle 算法合并小包
接收方缓冲区不足

解决方案：

固定长度：消息长度固定
分隔符：如换行符 \n
长度字段：消息头包含消息体长度（Netty 的 LengthFieldBasedFrameDecoder）

特性	Cookie	Session
存储位置	客户端（浏览器）	服务端（内存/Redis）
安全性	较低（可篡改）	较高
大小限制	4KB	无限制
有效期	可设置持久化	默认会话结束失效

Session 工作流程：

客户端首次请求，服务端创建 Session，生成 SessionID
服务端通过 Set-Cookie 头将 SessionID 返回客户端
客户端后续请求携带 Cookie（包含 SessionID）
服务端根据 SessionID 查找 Session

分布式 Session：

Session Sticky（Nginx ip_hash）
Session Replication（集群同步）
Session 存储到 Redis（推荐）

4. GET 与 POST 的区别

特性	GET	POST
参数位置	URL 中	请求体中
缓存	可缓存	默认不缓存
安全性	参数可见，相对不安全	参数在 body 中，较安全
数据大小	受 URL 长度限制（2KB）	无限制
幂等性	幂等	非幂等
用途	查询资源	提交数据

5. 什么是跨域？如何解决？

原因：浏览器的同源策略（协议、域名、端口都相同）

解决方案：

CORS（Cross-Origin Resource Sharing）：服务端设置 Access-Control-Allow-Origin
JSONP：利用 <script> 标签不受同源限制，仅支持 GET
反向代理：Nginx 代理转发，使前后端同域
WebSocket：不受同源策略限制

6. 输入 www.baidu.com 到页面展示的全过程

详见"浏览器输入 URL 后发生了什么"，额外补充：

CDN 加速：DNS 解析可能返回 CDN 节点 IP
负载均衡：Nginx 反向代理到后端服务器
静态资源：HTML 中的 CSS/JS/Image 等会并发请求
HTTP 缓存：强缓存（Cache-Control）与协商缓存（ETag、Last-Modified）

7. 什么是长连接与短连接？

特性	短连接	长连接
连接方式	每次请求新建连接	一次连接多次请求
性能	频繁握手，性能低	减少握手，性能高
资源占用	低	高（需维护连接）
HTTP	HTTP/1.0 默认	HTTP/1.1 默认（keep-alive）
数据库	传统模式	连接池

8. 常见的 HTTP 请求头与响应头

请求头：

Host：目标域名（虚拟主机必需）
User-Agent：浏览器信息
Accept：接受的内容类型（如 application/json）
Content-Type：请求体的内容类型（如 application/x-www-form-urlencoded）
Authorization：认证信息（如 JWT）
Cookie：携带 Cookie
Referer：来源页面

响应头：

Content-Type：响应的内容类型（如 text/html; charset=utf-8）
Content-Length：响应体长度
Content-Encoding：压缩方式（如 gzip）
Cache-Control：缓存策略（如 max-age=3600）
Set-Cookie：设置 Cookie
Location：重定向目标 URL
ETag：资源版本标识
Server：服务器信息

VIII. 性能优化

1. CDN（内容分发网络）

原理：将静态资源缓存到全球边缘节点，用户就近访问
优势：减少延迟、降低源站压力、节省带宽
适用：静态资源（图片、CSS、JS、视频）

2. HTTP 缓存

强缓存：

Cache-Control: max-age=3600：缓存 1 小时
Expires：HTTP/1.0，已不推荐

协商缓存：

Last-Modified / If-Modified-Since：最后修改时间
ETag / If-None-Match：资源指纹（优先级更高）

缓存流程：

第一次请求：200 返回资源，携带 Cache-Control/ETag
再次请求：带 If-None-Match
服务端对比 ETag：
- 未变化：304 Not Modified（使用缓存）
- 已变化：200 返回新资源

3. 连接池

数据库连接池（Druid、HikariCP）：复用连接，减少创建开销
HTTP 连接池（HttpClient、OkHttp）：复用 TCP 连接

参考资料

《计算机网络（第 7 版）》- 谢希仁
《图解 TCP/IP》
《图解 HTTP》
RFC 2616（HTTP/1.1）、RFC 7231（HTTP/1.1 修订）
Wireshark 抓包实践

🏗️ 计算机网络 ​

I. OSI 七层模型与 TCP/IP 四层模型 ​

1. OSI 七层模型 ​

2. TCP/IP 四层模型（实际应用） ​

II. TCP 与 UDP ​

1. 对比 ​

2. TCP 三次握手 ​

3. TCP 四次挥手 ​

4. TCP 可靠传输机制 ​

5. TCP 滑动窗口与流量控制 ​

6. TCP 拥塞控制 ​

III. HTTP 与 HTTPS ​

1. HTTP 常见状态码 ​

2. HTTP 与 HTTPS 的区别 ​

3. HTTPS 加密流程 ​

4. HTTP 1.0 / 1.1 / 2.0 的区别 ​

5. HTTP 与 WebSocket 的区别 ​

IV. DNS ​

1. DNS 解析过程 ​

2. DNS 记录类型 ​

V. ARP 协议 ​

1. 作用 ​

2. 工作流程 ​

3. ARP 缓存 ​

VI. Socket 编程 ​

1. TCP Socket 示例 ​

2. UDP Socket 示例 ​

VII. 常见面试题 ​

1. 在浏览器输入 URL 后发生了什么？ ​

2. TCP 粘包/拆包问题 ​

3. 介绍 Cookie 和 Session ​

4. GET 与 POST 的区别 ​

5. 什么是跨域？如何解决？ ​

6. 输入 www.baidu.com 到页面展示的全过程 ​

7. 什么是长连接与短连接？ ​

8. 常见的 HTTP 请求头与响应头 ​

VIII. 性能优化 ​

1. CDN（内容分发网络） ​

2. HTTP 缓存 ​

3. 连接池 ​

参考资料 ​

🏗️ 计算机网络

I. OSI 七层模型与 TCP/IP 四层模型

1. OSI 七层模型

2. TCP/IP 四层模型（实际应用）

II. TCP 与 UDP

1. 对比

2. TCP 三次握手

3. TCP 四次挥手

4. TCP 可靠传输机制

5. TCP 滑动窗口与流量控制

6. TCP 拥塞控制

III. HTTP 与 HTTPS

1. HTTP 常见状态码

2. HTTP 与 HTTPS 的区别

3. HTTPS 加密流程

4. HTTP 1.0 / 1.1 / 2.0 的区别

5. HTTP 与 WebSocket 的区别

IV. DNS

1. DNS 解析过程

2. DNS 记录类型

V. ARP 协议

1. 作用

2. 工作流程

3. ARP 缓存

VI. Socket 编程

1. TCP Socket 示例

2. UDP Socket 示例

VII. 常见面试题

1. 在浏览器输入 URL 后发生了什么？

2. TCP 粘包/拆包问题

3. 介绍 Cookie 和 Session

4. GET 与 POST 的区别

5. 什么是跨域？如何解决？

6. 输入 www.baidu.com 到页面展示的全过程

7. 什么是长连接与短连接？

8. 常见的 HTTP 请求头与响应头

VIII. 性能优化

1. CDN（内容分发网络）

2. HTTP 缓存

3. 连接池

参考资料