一份tcp、http面试指南，常考点都给你了
TCP
要说http就绕不开tcp，TCP协议对应于传输层，而HTTP协议对应于应用层，从本质上来说，二者没有可比性。但是，http是基于tcp协议的。
TCP/IP 协议分层模型
- 物理层将二进制的0、1和电压高低，光的闪灭和电波的强弱信号进行转换
- 链路层代表驱动
- 网络层
- 使用 IP 协议，IP 协议基于 IP 转发分包数据
- IP 协议是个不可靠协议，不会重发
- IP 协议发送失败会使用ICMP 协议通知失败
- ARP 解析 IP 中的 MAC 地址，MAC 地址由网卡出厂提供
- IP 还隐含链路层的功能，不管双方底层的链路层是啥，都能通信
- 传输层
- TCP 协议面向有连接，能正确处理丢包，传输顺序错乱的问题，但是为了建立与断开连接，需要至少7次的发包收包，资源浪费
- UDP 面向无连接，不管对方有没有收到，如果要得到通知，需要通过应用层
- 通用的 TCP 和 UDP 协议
- 会话层以上分层
- TCP/IP 分层中，会话层，表示层，应用层集中在一起
- 网络管理通过 SNMP 协议
TCP三次握手和四次挥手
三次握手
- 第一次握手：建立连接时，客户端发送syn包（syn=j）到服务器，并进入SYN_SENT状态，等待服务器确认；SYN：同步序列编号（Synchronize Sequence Numbers）。
- 第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态；
- 第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1），此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED（TCP连接成功）状态，完成三次握手。
四次挥手
- 客户端进程发出连接释放报文，并且停止发送数据。释放数据报文首部，FIN=1，其序列号为seq=u（等于前面已经传送过来的数据的最后一个字节的序号加1），此时，客户端进入FIN-WAIT-1（终止等待1）状态。 TCP规定，FIN报文段即使不携带数据，也要消耗一个序号。
- 服务器收到连接释放报文，发出确认报文，ACK=1，ack=u+1，并且带上自己的序列号seq=v，此时，服务端就进入了CLOSE-WAIT（关闭等待）状态。TCP服务器通知高层的应用进程，客户端向服务器的方向就释放了，这时候处于半关闭状态，即客户端已经没有数据要发送了，但是服务器若发送数据，客户端依然要接受。这个状态还要持续一段时间，也就是整个CLOSE-WAIT状态持续的时间。
- 客户端收到服务器的确认请求后，此时，客户端就进入FIN-WAIT-2（终止等待2）状态，等待服务器发送连接释放报文（在这之前还需要接受服务器发送的最后的数据）。
- 服务器将最后的数据发送完毕后，就向客户端发送连接释放报文，FIN=1，ack=u+1，由于在半关闭状态，服务器很可能又发送了一些数据，假定此时的序列号为seq=w，此时，服务器就进入了LAST-ACK（最后确认）状态，等待客户端的确认。
- 客户端收到服务器的连接释放报文后，必须发出确认，ACK=1，ack=w+1，而自己的序列号是seq=u+1，此时，客户端就进入了TIME-WAIT（时间等待）状态。注意此时TCP连接还没有释放，必须经过2∗∗MSL（最长报文段寿命）的时间后，当客户端撤销相应的TCB后，才进入CLOSED状态。
- 服务器只要收到了客户端发出的确认，立即进入CLOSED状态。同样，撤销TCB后，就结束了这次的TCP连接。可以看到，服务器结束TCP连接的时间要比客户端早一些。
【注意】中断连接端可以是Client端，也可以是Server端。
常见面试题
- 为什么连接的时候是三次握手，关闭的时候却是四次握手？
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。
- 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？
虽然按道理，四个报文都发送完毕，我们可以直接进入CLOSE状态了，但是我们必须假象网络是不可靠的，有可以最后一个ACK丢失。所以TIME_WAIT状态就是用来重发可能丢失的ACK报文。在Client发送出最后的ACK回复，但该ACK可能丢失。Server如果没有收到ACK，将不断重复发送FIN片段。所以Client不能立即关闭，它必须确认Server接收到了该ACK。Client会在发送出ACK之后进入到TIME_WAIT状态。Client会设置一个计时器，等待2MSL的时间。如果在该时间内再次收到FIN，那么Client会重发ACK并再次等待2MSL。所谓的2MSL是两倍的MSL(Maximum Segment Lifetime)。MSL指一个片段在网络中最大的存活时间，2MSL就是一个发送和一个回复所需的最大时间。如果直到2MSL，Client都没有再次收到FIN，那么Client推断ACK已经被成功接收，则结束TCP连接。
- 为什么不能用两次握手进行连接？
3次握手完成两个重要的功能，既要双方做好发送数据的准备工作(双方都知道彼此已准备好)，也要允许双方就初始序列号进行协商，这个序列号在握手过程中被发送和确认。
现在把三次握手改成仅需要两次握手，死锁是可能发生的。作为例子，考虑计算机S和C之间的通信，假定C给S发送一个连接请求分组，S收到了这个分组，并发 送了确认应答分组。按照两次握手的协定，S认为连接已经成功地建立了，可以开始发送数据分组。可是，C在S的应答分组在传输中被丢失的情况下，将不知道S 是否已准备好，不知道S建立什么样的序列号，C甚至怀疑S是否收到自己的连接请求分组。在这种情况下，C认为连接还未建立成功，将忽略S发来的任何数据分 组，只等待连接确认应答分组。而S在发出的分组超时后，重复发送同样的分组。这样就形成了死锁。
- 如果已经建立了连接，但是客户端突然出现故障了怎么办？
TCP还设有一个保活计时器，显然，客户端如果出现故障，服务器不能一直等下去，白白浪费资源。服务器每收到一次客户端的请求后都会重新复位这个计时器，时间通常是设置为2小时，若两小时还没有收到客户端的任何数据，服务器就会发送一个探测报文段，以后每隔75秒钟发送一次。若一连发送10个探测报文仍然没反应，服务器就认为客户端出了故障，接着就关闭连接。
UDP
UDP全称User Datagram Protocol，用户数据报协议。
UDP是传输层的协议，功能即为在IP的数据报服务之上增加了最基本的服务：复用和分用以及差错检测。
UDP提供不可靠服务，具有TCP所没有的优势：
(1) UDP无连接，时间上不存在建立连接需要的时延。空间上，TCP需要在端系统中维护连接状态，需要一定的开销。此连接装入包括接收和发送缓存，拥塞控制参数和序号与确认号的参数。UDP不维护连接状态，也不跟踪这些参数，开销小。空间和时间上都具有优势。
举个例子：
- DNS如果运行在TCP之上而不是UDP，那么DNS的速度将会慢很多。
- HTTP使用TCP而不是UDP，是因为对于基于文本数据的Web网页来说，可靠性很重要。
- 同一种专用应用服务器在支持UDP时，一定能支持更多的活动客户机。
(2) 分组首部开销小，TCP首部20字节，UDP首部8字节。
(3) UDP没有拥塞控制，应用层能够更好的控制要发送的数据和发送时间，网络中的拥塞控制也不会影响主机的发送速率。某些实时应用要求以稳定的速度发送，能容忍一些数据的丢失，但是不能允许有较大的时延（比如实时视频，直播等）
(4) UDP提供尽最大努力的交付，不保证可靠交付。所有维护传输可靠性的工作需要用户在应用层来完成。没有TCP的确认机制、重传机制。如果因为网络原因没有传送到对端，UDP也不会给应用层返回错误信息。
(5) UDP是面向报文的，对应用层交下来的报文，添加首部后直接乡下交付为IP层，既不合并，也不拆分，保留这些报文的边界。对IP层交上来UDP用户数据报，在去除首部后就原封不动地交付给上层应用进程，报文不可分割，是UDP数据报处理的最小单位。
正是因为这样，UDP显得不够灵活，不能控制读写数据的次数和数量。比如我们要发送100个字节的报文，我们调用一次sendto函数就会发送100字节，对端也需要用recvfrom函数一次性接收100字节，不能使用循环每次获取10个字节，获取十次这样的做法。
(6) UDP常用一次性传输比较少量数据的网络应用，如DNS,SNMP等，因为对于这些应用，若是采用TCP，为连接的创建，维护和拆除带来不小的开销。UDP也常用于多媒体应用（如IP电话，实时视频会议，流媒体等）数据的可靠传输对他们而言并不重要，TCP的拥塞控制会使他们有较大的延迟，也是不可容忍的。
TCP和UDP的区别？
- TCP面向连接（如打电话要先拨号建立连接）;UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接
- TCP提供可靠的服务。也就是说，通过TCP连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，且按序到达;UDP尽最大努力交付，即不保证可靠交付
- TCP面向字节流，实际上是TCP把数据看成一连串无结构的字节流;UDP是面向报文的
- UDP没有拥塞控制，因此网络出现拥塞不会使源主机的发送速率降低（对实时应用很有用，如IP电话，实时视频会议等）
- 每一条TCP连接只能是点到点的;UDP支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信
- TCP首部开销20字节;UDP的首部开销小，只有8个字节
- TCP的逻辑通信信道是全双工的可靠信道，UDP则是不可靠信道
HTTP
Http全称超文本传输协议（HyperText Transfer Protocol）。
Http协议是建立在TCP协议基础之上的，当浏览器需要从服务器获取网页数据的时候，会发出一次Http请求。Http会通过TCP建立起一个到服务器的连接通道，当本次请求需要的数据完毕后，Http会立即将TCP连接断开，这个过程是很短的。所以Http连接是一种短连接，是一种无状态的连接。
- 在HTTP/1.0中，默认使用的是短连接。也就是说，浏览器和服务器每进行一次HTTP操作，就建立一次连接，但任务结束就中断连接。
- 但从 HTTP/1.1起，默认使用长连接，用以保持连接特性。使用长连接的HTTP协议，会在响应头有加入这行代码：Connection:keep-alive
- 在使用长连接的情况下，当一个网页打开完成后，客户端和服务器之间用于传输HTTP数据的 TCP连接不会关闭，如果客户端再次访问这个服务器上的网页，会继续使用这一条已经建立的连接。Keep-Alive不会永久保持连接，它有一个保持时间，可以在不同的服务器软件（如Apache）中设定这个时间。实现长连接要客户端和服务端都支持长连接。
- HTTP协议的长连接和短连接，实质上是TCP协议的长连接和短连接。
所谓的无状态，是指浏览器每次向服务器发起请求的时候，不是通过一个连接，而是每次都建立一个新的连接。如果是一个连接的话，服务器进程中就能保持住这个连接并且在内存中记住一些信息状态。而每次请求结束后，连接就关闭，相关的内容就释放了，所以记不住前后两次请求的任何状态，成为无状态连接。
http传输流
发送端在层与层间传输数据时，每经过一层都会被加上首部信息，接收端每经过一层都会删除一条首部。
状态码
常用的记住。
2XX成功
- 200 OK，表示从客户端发来的请求在服务器端被正确处理
- 204 No content，表示请求成功，但响应报文不含实体的主体部分
- 206 Partial Content，进行范围请求
3XX重定向
- 301 moved permanently，永久性重定向，表示资源已被分配了新的 URL
- 302 found，临时性重定向，表示资源临时被分配了新的 URL
- 303 see other，表示资源存在着另一个 URL，应使用 GET 方法定向获取资源
- 304 not modified，表示服务器允许访问资源，但因发生请求未满足条件的情况
- 307 temporary redirect，临时重定向，和302含义相同
4XX客户端
- 400 bad request，请求报文存在语法错误
- 401 unauthorized，表示发送的请求需要有通过 HTTP 认证的认证信息
- 403 forbidden，表示对请求资源的访问被服务器拒绝
- 404 not found，表示在服务器上没有找到请求的资源
5XX服务器错误
- 500 internal sever error，表示服务器端在执行请求时发生了错误
- 503 service unavailable，表明服务器暂时处于超负载或正在停机维护，无法处理请求
HTTP协议格式
HTTP的请求和响应的消息协议是一样的，分为三个部分，起始行、消息头和消息体。这三个部分以CRLF作为分隔符。最后一个消息头有两个CRLF，用来表示消息头部的结束。
HTTP请求的起始行称为请求行，形如GET /index.html HTTP/1.1
HTTP响应的起始行称为状态行，形如200 ok
消息头部有很多键值对组成，多个键值对之间使用CRLF作为分隔符，也可以完全没有键值对。形如Content-Encoding: gzip 消息体是一个字符串，字符串的长度是由消息头部的Content-Length键指定的。如果没有Content-Length字段说明没有消息体，譬如GET请求就是没有消息体的，POST请求的消息体一般用来放置表单数据。GET请求的响应返回的页面内容也是放在消息体里面的。我们平时调用API返回的JSON内容都是放在消息体里面的。
HTTP的无状态性
所谓HTTP协议的无状态性是指服务器的协议层无需为不同的请求之间建立任何相关关系，它特指的是协议层的无状态性。但是这并不代表建立在HTTP协议之上的应用程序就无法维持状态。
应用层可以通过会话Session来跟踪用户请求之间的相关性，服务器会为每个会话对象绑定一个唯一的会话ID，浏览器可以将会话ID记录在本地缓存LocalStorage或者Cookie，在后续的请求都带上这个会话ID，服务器就可以为每个请求找到相应的会话状态。
输入url到页面加载都发生了什么事情？（常问）
一般会经历以下几个过程：
(1) 首先，在浏览器地址栏中输入url
(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。
(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（TCP是一种面向有连接的传输层协议），与浏览器建立tcp三次握手。
三次握手过程：
- 第一次握手，请求建立连接，发送端发送连接请求报文，将SYN置为1，产生随机的顺序号seq=x
- 第二次握手，接收端收到发送端发过来的报文，由SYN为1可知发送端现在要建立联机。然后接收端会向发送端发送一个SYN为1和ACK为x+1的报文，同时设置了自己随机产生的一个随机的顺序号seq=y
- 第三次握手，发送端收到了发送过来的报文，需要检查一下返回的ACK是否是正确的（x+1）；若正确的话，发送端再次发送确认包，ACK为y+1，设置顺序号seq=x+1。
(5) 握手成功后，浏览器向服务器发送http请求（也就是超文本传输协议），请求数据包。（完整的HTTP请求消息包含了：一个请求行、请求消息报头以及请求正文）
(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
响应状态类别：
- 1xx: 提供信息，表示请求以及被成功接收，需要继续处理
- 2xx: 肯定应答，表示请求已成功被服务器接收、理解并接受了
- 3xx: 重定向，代表了客户端需要进一步的操作才能完成请求，通常后续的请求地址会在本次响应Location域中指明
- 4xx: 客户端请求内存出现错误，妨碍了服务器处理。除非响应是一个HEAD请求，否则服务器返回一个解释当前错误状况以及是临时的还是永久的的实体正文内容。
- 5xx: 服务器错误，代表服务器在处理过程中发生了错误或者异常，也有可能是服务器无法完成对请求处理。除非这是一个HEAD请求，否则服务端应该响应一个包含解释当前错误状态以及是临时的还是永久的实体正文内容。
(8) 读取页面内容，浏览器渲染，解析html源码
(9) 生成Dom树、解析css样式、js交互
(10) 客户端和服务器交互
(11) ajax查询
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参考： |
