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一、OSI 7层网络模型
**应用层：**应用层专门用于应用程序，用于确定进程之间的通信的性质以及满足用户需要，提供网络和用户应用软件之间的接口服务。设计特定的数据格式。
表示层： 主要解决用户信息的语法表示问题。 数据的压缩和解压缩， 加密和解密等工作都由表示层负责。
会话层： 在会话层及以上的高层次中，数据传送的单位不再另外命名，统称为报文。 它提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制。 如服务器验证用户登录便是由会话层完成的。
**传输控制层：**负责获取全部信息， TCP协议（可靠传输）的数据单元称为段（segments）而UDP协议（不可靠）的数据单元称为“数据报（datagrams）”。
**网络层：**两个计算机之间进行网络通信，可能会经过多个数据链路层，而 网络层的任务就是选择合适的网间路由和交换结点， 确保数据及时传送。
链路层： 如果你在谈论有关MAC地址、交换机或者网卡和驱动程序，你就是在第2层的范畴。
物理层： 物理层实际上就是布线、光纤、网卡和其它用来把两台网络通信设备连接在一起的东西。
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二、网络通信
1、网络通信会涉及什么？
TCP/IP 协议，HTTP 协议，Socker编程
往往会设计一下两点：
1、netty、网络IO（面试必问）。
2、分布式、微服务、虚拟化、容器化、云化。
2、Socket套接字
socket套接字主要在于套子，核心是四元组
唯一表示
ip:port(客户端) --》 ip:port（服务端）
ip：对应主机
port : 对应程序端口号
三、TCP协议
面向连接的
可靠的传输协议
6个标志位
URG: 标识紧急指针是否有效
ACK: 标识确认序号是否有效
PSH: 用来提示接收端应用程序立刻将数据从tcp缓冲区读走
RST: 要求重新建立连接. 我们把含有RST标识的报文称为复位报文段
SYN: 请求建立连接. 我们把含有SYN标识的报文称为同步报文段
FIN: 通知对端, 本端即将关闭. 我们把含有FIN标识的报文称为结束报文段
1、三次握手
第一次：
客户端–> 服务端： 第一次服务器知道了客户端要建立连接。（请求连接）
第二次：
服务端–> 客户端：客户端知道了服务端接受到了建立连接请求。（通知你收到请求连接）
第三次：
客户端–> 服务端：第三次服务端知道客户端接受到了可以建立连接的请求。（收到通知）
刚开始, 客户端和服务器都处于 CLOSE 状态.
此时, 客户端向服务器主动发出连接请求, 服务器被动接受连接请求.
1、TCP服务器进程先创建传输控制块TCB, 时刻准备接受客户端进程的连接请求, 此时服务器就进入了 LISTEN（监听）状态
2、TCP客户端进程也是先创建传输控制块TCB, 然后向服务器发出连接请求报文，此时报文首部中的同步标志位SYN=1, 同时选择一个初始序列号 seq = x, 此时，TCP客户端进程进入了 SYN-SENT（同步已发送状态）状态。TCP规定, SYN报文段（SYN=1的报文段）不能携带数据，但需要消耗掉一个序号。
3、TCP服务器收到请求报文后, 如果同意连接, 则发出确认报文。确认报文中的 ACK=1, SYN=1, 确认序号是 x+1, 同时也要为自己初始化一个序列号 seq = y, 此时, TCP服务器进程进入了SYN-RCVD（同步收到）状态。这个报文也不能携带数据, 但是同样要消耗一个序号。
4、TCP客户端进程收到确认后还, 要向服务器给出确认。确认报文的ACK=1，确认序号是 y+1，自己的序列号是 x+1.
5、 此时，TCP连接建立，客户端进入ESTABLISHED（已建立连接）状态。当服务器收到客户端的确认后也进入ESTABLISHED状态，此后双方就可以开始通信了。
1、为什么不使用两次握手？
这里有一个使用场景，
主要是为了防止已经失效的连接请求报文突然又传送到了服务器，从而产生错误。如果使用的是两次握手建立连接，假设有这样一种场景，客户端发送的第一个请求连接并且没有丢失，只是因为在网络中滞留的时间太长了，由于TCP的客户端迟迟没有收到确认报文，以为服务器没有收到，此时重新向服务器发送这条报文，此后客户端和服务器经过两次握手完成连接，传输数据，然后关闭连接。此时之前滞留的那一次请求连接，因为网络通畅了, 到达了服务器，这个报文本该是失效的，但是，两次握手的机制将会让客户端和服务器再次建立连接，这将导致不必要的错误和资源的费。
如果采用的是三次握手，就算是那一次失效的报文传送过来了，服务端接受到了那条失效报文并且回复了确认报文，但是客户端不会再次发出确认。由于服务器收不到确认，就知道客户端并没有请求连接。
2、四次挥手
数据传输完毕后，双方都可以释放连接.
此时客户端和服务器都是处于ESTABLISHED状态，然后客户端主动断开连接，服务器被动断开连接.
1、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。
2、服务器收到连接释放报文，发出确认报文，ACK=1，确认序号为 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。
3、 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终数据）
4, 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，确认序号为v+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。
5、客户端收到服务器的连接释放报文后，必须发出确认，ACK=1，确认序号为w+1，而自己的序列号是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。
6、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。
1、为什么最后客户端还要等待 2*MSL的时间呢?
MSL（Maximum Segment Lifetime），TCP允许不同的实现可以设置不同的MSL值。
第一，保证客户端发送的最后一个ACK报文能够到达服务器，因为这个ACK报文可能丢失，站在服务器的角度看来，我已经发送了FIN+ACK报文请求断开了，客户端还没有给我回应，应该是我发送的请求断开报文它没有收到，于是服务器又会重新发送一次，而客户端就能在这个2MSL时间段内收到这个重传的报文，接着给出回应报文，并且会重启2MSL计时器。
第二，防止类似与“三次握手”中提到了的“已经失效的连接请求报文段”出现在本连接中。客户端发送完最后一个确认报文后，在这个2MSL时间中，就可以使本连接持续的时间内所产生的所有报文段都从网络中消失。这样新的连接中不会出现旧连接的请求报文。
2、为什么建立连接是三次握手，关闭连接确是四次挥手呢？
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。
3、如果已经建立了连接, 但是客户端突发故障了怎么办?
TCP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分钟发送一次。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。
四、TCP小结
为什么TCP这么复杂?
因为既要保证可靠性, 同时又要尽可能提高性能.，总是还有很多要学，要理解，上面只提到了三次握手，四次分手。
保证可靠性的机制
校验和
序列号(按序到达)
确认应答
超时重传
连接管理
流量控制
拥塞控制
提高性能的机制
滑动窗口
快速重传
延迟应答
捎带应答
定时器
超时重传定时器
保活定时器
TIME_WAIT定时器
基于 TCP 的应用层协议
HTTP
HTTPS
SSH
Telnet
FTP
SMTP
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