额外补充知识

目录

 

一、IP地址分类

二、为什么TCP需要三次握手和四次挥手

三、TCP和UDP对应的应用层协议

四、什么是停止等待协议

五、谈谈你对 ARQ 协议的理解?

六、什么是粘包?

七、TCP 黏包是怎么产生的?

八、怎么解决拆包和粘包?

九、状态码

十、forward 和 redirect 的区别?

十一、HTTP 方法有哪些?

十二、DNS 的解析过程?

十三、谈谈你对域名缓存的了解?

十四、谈下你对 HTTP 长连接和短连接的理解?分别应用于哪些场景?

十五、什么是对称加密和非对称加密?


一、IP地址分类

 IP 地址是指互联网协议地址,是 IP 协议提供的一种统一的地址格式,它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址,以此来屏蔽物理地址的差异。IP 地址编址方案将 IP 地址空间划分为 A、B、C、D、E 五类,其中 A、B、C 是基本类,D、E 类作为多播和保留使用,为特殊地址。

每个 IP 地址包括两个标识码(ID),即网络 ID 和主机 ID。同一个物理网络上的所有主机都使用同一个网络 ID,网络上的一个主机(包括网络上工作站,服务器和路由器等)有一个主机 ID 与其对应。A~E 类地址的特点如下:

A 类地址:以 0 开头,第一个字节范围:0~127;
B 类地址:以 10 开头,第一个字节范围:128~191;
C 类地址:以 110 开头,第一个字节范围:192~223;
D 类地址:以 1110 开头,第一个字节范围为 224~239;
E 类地址:以 1111 开头,保留地址

二、为什么TCP需要三次握手和四次挥手

1.三次握手:确保seq准确,后续用于拼接,保证顺序性

2.四次挥手:全双工,接收方和发送方都需要收到ack和fin

三、TCP和UDP对应的应用层协议

1.TCP:SMTP/Telnet/FTP/HTTP

2.UDP:DNS/SNMP

四、什么是停止等待协议

是为了实现传输可靠性的一种协议

原理:每发送一个分组就停止发送,直到收到对方确认才发送写一个分组。

如果等待期间,如果接收方收到重复分组就会自动丢弃,但同时要发送确认。

主要包括以下情况:

1.无差错情况

2.出现差错情况(超时重传)

3.确认丢失

4.确认迟到

五、谈谈你对 ARQ 协议的理解?

自动重传请求 ARQ 协议
停止等待协议中超时重传是指只要超过一段时间仍然没有收到确认,就重传前面发送过的分组(认为刚才发送过的分组丢失了)。因此每发送完一个分组需要设置一个超时计时器,其重传时间应比数据在分组传输的平均往返时间更长一些。这种自动重传方式常称为自动重传请求 ARQ。

连续 ARQ 协议
连续 ARQ 协议可提高信道利用率。发送方维持一个发送窗口,凡位于发送窗口内的分组可以连续发送出去,而不需要等待对方确认。接收方一般采用累计确认,对按序到达的最后一个分组发送确认,表明到这个分组为止的所有分组都已经正确收到了。
 

六、什么是粘包?

在进行 Java NIO 学习时,可能会发现:如果客户端连续不断的向服务端发送数据包时,服务端接收的数据会出现两个数据包粘在一起的情况。

1. TCP 是基于字节流的,虽然应用层和 TCP 传输层之间的数据交互是大小不等的数据块,但是 TCP 把这些数据块仅仅看成一连串无结构的字节流,没有边界;
2. 从 TCP 的帧结构也可以看出,在 TCP 的首部没有表示数据长度的字段。
基于上面两点,在使用 TCP 传输数据时,才有粘包或者拆包现象发生的可能。一个数据包中包含了发送端发送的两个数据包的信息,这种现象即为粘包。

接收端收到了两个数据包,但是这两个数据包要么是不完整的,要么就是多出来一块,这种情况即发生了拆包和粘包。拆包和粘包的问题导致接收端在处理的时候会非常困难,因为无法区分一个完整的数据包。
 

七、TCP 黏包是怎么产生的?

发送方产生粘包
采用 TCP 协议传输数据的客户端与服务器经常是保持一个长连接的状态(一次连接发一次数据不存在粘包),双方在连接不断开的情况下,可以一直传输数据。但当发送的数据包过于的小时,那么 TCP 协议默认的会启用 Nagle 算法,将这些较小的数据包进行合并发送(缓冲区数据发送是一个堆压的过程);这个合并过程就是在发送缓冲区中进行的,也就是说数据发送出来它已经是粘包的状态了。
接收方产生粘包
接收方采用 TCP 协议接收数据时的过程是这样的:数据到接收方,从网络模型的下方传递至传输层,传输层的 TCP 协议处理是将其放置接收缓冲区,然后由应用层来主动获取(C 语言用 recv、read 等函数);这时会出现一个问题,就是我们在程序中调用的读取数据函数不能及时的把缓冲区中的数据拿出来,而下一个数据又到来并有一部分放入的缓冲区末尾,等我们读取数据时就是一个粘包。(放数据的速度 > 应用层拿数据速度)


 

八、怎么解决拆包和粘包?

分包机制一般有两个通用的解决方法:

1. 特殊字符控制;
2. 在包头首都添加数据包的长度。
如果使用 netty 的话,就有专门的编码器和解码器解决拆包和粘包问题了。
tips:UDP 没有粘包问题,但是有丢包和乱序。不完整的包是不会有的,收到的都是完全正确的包。传送的数据单位协议是 UDP 报文或用户数据报,发送的时候既不合并,也不拆分。
 

九、状态码

1XX 信息
1. 100 Continue :表明到目前为止都很正常,客户端可以继续发送请求或者忽略这个响应。
2XX 成功
1. 200 OK
2. 204 No Content :请求已经成功处理,但是返回的响应报文不包含实体的主体部分。一般在只需要从客户端往服务器发送信息,而不需要返回数据时使用。
3. 206 Partial Content :表示客户端进行了范围请求,响应报文包含由 Content-Range 指定范围的实体内容。
3XX 重定向
1. 301 Moved Permanently :永久性重定向;
2. 302 Found :临时性重定向;
3. 303 See Other :和 302 有着相同的功能,但是 303 明确要求客户端应该采用 GET 方法获取资源。
4. 304 Not Modified :如果请求报文首部包含一些条件,例如:If-Match,If-Modified-Since,If-None-Match,If-Range,If-Unmodified-Since,如果不满足条件,则服务器会返回 304 状态码。
5. 307 Temporary Redirect :临时重定向,与 302 的含义类似,但是 307 要求浏览器不会把重定向请求的 POST 方法改成 GET 方法。
4XX 客户端错误
1. 400 Bad Request :请求报文中存在语法错误。
2. 401 Unauthorized :该状态码表示发送的请求需要有认证信息(BASIC 认证、DIGEST 认证)。如果之前已进行过一次请求,则表示用户认证失败。
3. 403 Forbidden :请求被拒绝。
4. 404 Not Found
5XX 服务器错误
1. 500 Internal Server Error :服务器正在执行请求时发生错误;
2. 503 Service Unavailable :服务器暂时处于超负载或正在进行停机维护,现在无法处理请求。
 

十、forward 和 redirect 的区别?

Forward 和 Redirect 代表了两种请求转发方式:直接转发和间接转发。

直接转发方式(Forward):客户端和浏览器只发出一次请求,Servlet、HTML、JSP 或其它信息资源,由第二个信息资源响应该请求,在请求对象 request 中,保存的对象对于每个信息资源是共享的。
间接转发方式(Redirect):实际是两次 HTTP 请求,服务器端在响应第一次请求的时候,让浏览器再向另外一个 URL 发出请求,从而达到转发的目的。
举个通俗的例子: 

直接转发就相当于:“A 找 B 借钱,B 说没有,B 去找 C 借,借到借不到都会把消息传递给 A”;
间接转发就相当于:"A 找 B 借钱,B 说没有,让 A 去找 C 借"。
 

十一、HTTP 方法有哪些?

客户端发送的 请求报文 第一行为请求行,包含了方法字段。

1. GET:获取资源,当前网络中绝大部分使用的都是 GET;
2. HEAD:获取报文首部,和 GET 方法类似,但是不返回报文实体主体部分;
3. POST:传输实体主体
4. PUT:上传文件,由于自身不带验证机制,任何人都可以上传文件,因此存在安全性问题,一般不使用该方法。

 

十二、DNS 的解析过程?


1. 主机向本地域名服务器的查询一般都是采用递归查询。所谓递归查询就是:如果主机所询问的本地域名服务器不知道被查询的域名的 IP 地址,那么本地域名服务器就以 DNS 客户的身份,向根域名服务器继续发出查询请求报文(即替主机继续查询),而不是让主机自己进行下一步查询。因此,递归查询返回的查询结果或者是所要查询的 IP 地址,或者是报错,表示无法查询到所需的 IP 地址。
2. 本地域名服务器向根域名服务器的查询的迭代查询。迭代查询的特点:当根域名服务器收到本地域名服务器发出的迭代查询请求报文时,要么给出所要查询的 IP 地址,要么告诉本地服务器:“你下一步应当向哪一个域名服务器进行查询”。然后让本地服务器进行后续的查询。根域名服务器通常是把自己知道的顶级域名服务器的 IP 地址告诉本地域名服务器,让本地域名服务器再向顶级域名服务器查询。顶级域名服务器在收到本地域名服务器的查询请求后,要么给出所要查询的 IP 地址,要么告诉本地服务器下一步应当向哪一个权限域名服务器进行查询。最后,本地域名服务器得到了所要解析的 IP 地址或报错,然后把这个结果返回给发起查询的主机。
 

十三、谈谈你对域名缓存的了解?


为了提高 DNS 查询效率,并减轻服务器的负荷和减少因特网上的 DNS 查询报文数量,在域名服务器中广泛使用了高速缓存,用来存放最近查询过的域名以及从何处获得域名映射信息的记录。

由于名字到地址的绑定并不经常改变,为保持高速缓存中的内容正确,域名服务器应为每项内容设置计时器并处理超过合理时间的项(例如:每个项目两天)。当域名服务器已从缓存中删去某项信息后又被请求查询该项信息,就必须重新到授权管理该项的域名服务器绑定信息。当权限服务器回答一个查询请求时,在响应中都指明绑定有效存在的时间值。增加此时间值可减少网络开销,而减少此时间值可提高域名解析的正确性。

不仅在本地域名服务器中需要高速缓存,在主机中也需要。许多主机在启动时从本地服务器下载名字和地址的全部数据库,维护存放自己最近使用的域名的高速缓存,并且只在从缓存中找不到名字时才使用域名服务器。维护本地域名服务器数据库的主机应当定期地检查域名服务器以获取新的映射信息,而且主机必须从缓存中删除无效的项。由于域名改动并不频繁,大多数网点不需花精力就能维护数据库的一致性。

 

十四、谈下你对 HTTP 长连接和短连接的理解?分别应用于哪些场景?


在 HTTP/1.0 中默认使用短连接。也就是说,客户端和服务器每进行一次 HTTP 操作,就建立一次连接,任务结束就中断连接。当客户端浏览器访问的某个 HTML 或其他类型的 Web 页中包含有其他的 Web 资源(如:JavaScript 文件、图像文件、CSS 文件等),每遇到这样一个 Web 资源,浏览器就会重新建立一个 HTTP 会话。

而从 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,客户端再次访问这个服务器时,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。实现长连接需要客户端和服务端都支持长连接。
 

十五、什么是对称加密和非对称加密?

对称密钥加密是指加密和解密使用同一个密钥的方式,这种方式存在的最大问题就是密钥发送问题,即如何安全地将密钥发给对方。

非对称加密指使用一对非对称密钥,即:公钥和私钥,公钥可以随意发布,但私钥只有自己知道。发送密文的一方使用对方的公钥进行加密处理,对方接收到加密信息后,使用自己的私钥进行解密。

由于非对称加密的方式不需要发送用来解密的私钥,所以可以保证安全性。但是和对称加密比起来,它非常的慢,所以我们还是要用对称加密来传送消息,但对称加密所使用的密钥我们可以通过非对称加密的方式发送出去

 

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