前言：计算机网络是本科中一门特别重要的课程，在学校的时候采用的是全英文教学，听得懵懵懂懂。只是对Http等应用层协议较为熟悉，现在发现其实用中文学计算机网络好像并不是太难。本文对各大互联网公司面试/笔试过程中经常会被问到的一些关于计算机网络的问题进行了梳理和总结，方便自己温故知新。
计算机网络是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。
一、OSI七层模型：网络体系结构
今天我们先学习一下以太网最基本也是重要的知识——OSI参考模型。
（1）OSI的来源
OSI（Open System Interconnect），即开放式系统互联。 一般都叫OSI参考模型，是ISO（国际标准化组织）组织在1985年研究的网络互连模型。
ISO为了更好的使网络应用更为普及，推出了OSI参考模型。其含义就是推荐所有公司使用这个规范来控制网络。这样所有公司都有相同的规范，就能互联了。
（2）OSI七层模型的划分
OSI定义了网络互连的七层框架（物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层），即ISO开放互连系统参考模型。如下图。
每一层实现各自的功能和协议，并完成与相邻层的接口通信。OSI的服务定义详细说明了各层所提供的服务。某一层的服务就是该层及其下各层的一种能力，它通过接口提供给更高一层。各层所提供的服务与这些服务是怎么实现的无关。
1、在浏览器输入一个URL按下回车后，其流程是
(1). 浏览器查询 DNS，获取域名对应的IP地址:具体过程包括浏览器搜索自身的DNS缓存、搜索操作系统的DNS缓存、读取本地的Host文件和向本地DNS服务器进行查询等。对于向本地DNS服务器进行查询，如果要查询的域名包含在本地配置区域资源中，则返回解析结果给客户机，完成域名解析(此解析具有权威性)；如果要查询的域名不由本地DNS服务器区域解析，但该服务器已缓存了此网址映射关系，则调用这个IP地址映射，完成域名解析（此解析不具有权威性）。如果本地域名服务器并未缓存该网址映射关系，那么将根据其设置发起递归查询或者迭代查询；
(2). 浏览器获得域名对应的IP地址以后，浏览器向服务器请求建立链接，发起三次握手；
(3). TCP/IP链接建立起来后，浏览器向服务器发送HTTP请求；
(4). 服务器接收到这个请求，并根据路径参数映射到特定的请求处理器进行处理，并将处理结果及相应的视图返回给浏览器；
(5). 浏览器解析并渲染视图，若遇到对js文件、css文件及图片等静态资源的引用，则重复上述步骤并向服务器请求这些资源；
(6). 浏览器根据其请求到的资源、数据渲染页面，最终向用户呈现一个完整的页面。
举例：我们在浏览器输入http://www.baidu.com想要进入百度首页，但是这是个域名，没法准确定位到服务器的位置，所以需要通过域名解析，把域名解析成对应的ip地址，然后通过ip地址查找目的主机。整个访问过程可以概括为：
-
域名解析
-
发起TCP三次握手建立连接
-
建立连接后发起http请求
-
服务器响应请求，浏览器获取html源码
-
浏览器解析html代码，并请求相关css,js和图片资源
-
浏览器渲染页面
2、交换机与路由器有什么区别？
①工作所处的OSI层次不一样，交换机工作在OSI第二层数据链路层，路由器工作在OSI第三层网络层
②寻址方式不同：交换机根据MAC地址寻址，路由器根据IP地址寻址
③转发速不同：交换机的转发速度快，路由器转发速度相对较慢。
3、网桥的作用？
网桥是一个局域网与另一个局域网之间建立连接的桥梁
4、路由表是做什么用的？在Linux环境中怎么配置一条默认路由？
路由表是用来决定如何将一个数据包从一个子网传送到另一个子网的，换句话说就是用来决定从一个网卡接收到的包应该送到哪一个网卡上去。路由表的每一行至少有目标网络号、子网掩码、到这个子网应该使用的网卡这三条信息。当路由器从一个网卡接收到一个包时，它扫描路由表的每一行，用里面的子网掩码与数据包中的目标IP地址做逻辑与运算（&）找出目标网络号。如果得出的结果网络号与这一行的网络号相同，就将这条路由表六下来作为备用路由。如果已经有备用路由了，就载这两条路由里将网络号最长的留下来，另一条丢掉（这是用无分类编址CIDR的情况才是匹配网络号最长的，其他的情况是找到第一条匹配的行时就可以进行转发了）。如此接着扫描下一行直到结束。如果扫描结束仍没有找到任何路由，就用默认路由。确定路由后，直接将数据包送到对应的网卡上去。在具体的实现中，路由表可能包含更多的信息为选路由算法的细节所用。
在Linux上可以用“route add default gw<默认路由器 IP>”命令配置一条默认路由。
5、静态路由和动态路由有什么区别
静态路由是由管理员手工配置的，适合比较简单的网络或需要做路由特殊控制。而动态路由则是由动态路由协议自动维护的，不需人工干预，适合比较复杂大型的网络。
路由器能够自动地建立自己的路由表，并且能够根据实际实际情况的变化适时地进行调整。动态路由机制的运作依赖路由器的两个基本功能：对路由表的维护；路由器之间适时的路由信息交换。
6、网络接口卡（网卡）的功能？
（1）进行串行/并行转换。
（2）对数据进行缓存。
（3）在计算机的操作系统安装设备驱动程序。
（4）实现以太网协议。
7、协议
协议（Protocol）就是网络通信的约定，通信的双方必须都遵守才能正常收发数据。协议有很多种，例如 TCP、UDP、IP 等，通信的双方必须使用同一协议才能通信。协议是一种规范，由计算机组织制定，规定了很多细节，例如，如何建立连接，如何相互识别等。
协议仅仅是一种规范，必须由计算机软件来实现。例如 IP 协议规定了如何找到目标计算机，那么各个开发商在开发自己的软件时就必须遵守该协议，不能另起炉灶。
所谓协议族（Protocol Family），就是一组协议的统称。最常用的是 TCP/IP 协议族，它包含了 TCP、IP、UDP、Telnet、FTP、SMTP 等上百个互为关联的协议，由于 TCP、IP 是两种常用的底层协议，所以把它们统称为 TCP/IP 协议族。
二、Http协议简介
HTTP协议是Hyper Text Transfer Protocol（超文本传输协议）的缩写，是用于从万维网（WWW:World Wide Web ）服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。基于TCP的应用层协议，它不关心数据传输的细节，HTTP（超文本传输协议）是一个基于请求与响应模式的、无状态的、应用层的协议，只有遵循统一的 HTTP 请求格式，服务器才能正确解析不同客户端发的请求，同样地，服务器遵循统一的响应格式，客户端才得以正确解析不同网站发过来的响应。
Http无状态
http是无协议状态，无状态意思是协议对于事务处理没有记忆能力。缺少状态意味着如果后序处理需要前面的信息，则它必须重传，这样可能导致每次连接传送的数据量增大。HTTP1.1支持持长连接。
HTTP请求内容
HTTP 请求由请求行、请求头、空行、请求体组成
请求行：请求方式 + URL + 协议版本
- 常见的请求方法有 GET、POST、PUT、DELETE、HEAD
- 客户端要获取的资源路径（所谓的URL）
- 客户端使用的 HTTP 协议版本号（目前使用的是http1.1）
请求头：客户端向服务器发送请求的补充说明
- host：请求地址
- User-Agent： 客户端使用的操作系统和浏览器的名称和版本.
- Content-Length：发送给HTTP服务器数据的长度。
- Content-Type：参数的数据类型
- Cookie：将cookie的值发送给HTTP 服务器
- Accept-Charset：自己接收的字符集
- Accept-Language：浏览器自己接收的语言
- Accept：浏览器接受的媒体类型
请求体：一般携带的请求参数
- application/json：{"name":"value","name1":"value2”}
- application/x-www-form-urlencoded： name1=value1&name2=value2
- multipart/from-data：表格形式
- text/xml
- content-type：octets/stream
HTTP响应内容
HTTP 响应格式与请求的格式很相似，也是由响应行、响应头、空行、响应体组成。
响应头：响应头与请求头对应，是服务器对该响应的一些附加说明
响应体：它才是真正的响应数据，这些数据其实就是网页的 HTML 源代码
Http版本的方法
HTTP1.0定义了三种请求方法： GET, POST 和 HEAD方法。
HTTP1.1新增了五种请求方法：OPTIONS, PUT, DELETE, TRACE 和 CONNECT 方法。
get：请求指定的页面信息，并返回实体主体。
post：向指定资源提交数据进行处理请求，数据被包含在请求体中。
HEAD：返回的响应中没有具体的内容，用于获取报头。
OPTIONS：返回服务器针对特定资源所支持的HTTP请求方法，也可以利用向web服务器发送‘*’的请求来测试服务器的功能性
PUT：向指定资源位置上传其最新内容
DELETE：请求服务器删除Request-URL所标识的资源
TRACE：回显服务器收到的请求，主要用于测试或诊断
CONNECT：HTTP/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。
1、HTTP的长连接和短连接
HTTP的长连接和短连接本质上是TCP长连接和短连接。
短连接: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。
长连接: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。
TCP短连接: client向server发起连接请求，server接到请求，然后双方建立连接。client向server发送消息，server回应client，然后一次读写就完成了，这时候双方任何一个都可以发起close操作，不过一般都是client先发起 close操作.短连接一般只会在client/server间传递一次读写操作
TCP长连接: client向server发起连接，server接受client连接，双方建立连接。Client与server完成一次读写之后，它们之间的连接并不会主动关闭，后续的读写操作会继续使用这个连接。
2、Http和Https的区别
Http协议运行在TCP之上，明文传输，客户端与服务器端都无法验证对方的身份；Https是身披SSL(Secure Socket Layer)外壳的Http，运行于SSL上，SSL运行于TCP之上，是添加了加密和认证机制的HTTP。二者之间存在如下不同：
端口不同：Http与Http使用不同的连接方式，用的端口也不一样，前者是80，后者是443；
资源消耗：和HTTP通信相比，Https通信会由于加减密处理消耗更多的CPU和内存资源；
开销：Https通信需要证书，而证书一般需要向认证机构购买；
Https的加密机制是一种共享密钥加密和公开密钥加密并用的混合加密机制。
3、HTTP 1.0, Http1.1和Http2.0的区别
HTTP1.1默认支持长连接， HTTP1.1节省带宽，默认只发送header，如果服务器认为客户端有权限进行连接请求服务器，则返回100， 否则返回401。如果客户端接收到100， 就把body传递给服务器。
HTTP1.1有host域
HTTP 2. 0多路复用（一个连接可以处理多个请求）
HTTP2.0 支持header压缩，在网络上传输会更快
我们对HTTP2.0的服务器进行请求数据的时候， 服务器会顺便把一些客户端需要的资源一起推送到客户端，避免客户端再次创建连接发送请求到服务器获取
4、Http中Get与POST方法的区别
GET与POST是我们常用的两种HTTP Method，二者之间的区别主要包括如下五个方面：
(1). 从功能上讲，GET一般用来从服务器上获取资源，POST一般用来更新服务器上的资源；
(2). 从REST服务角度上说，GET是幂等的，即读取同一个资源，总是得到相同的数据，而POST不是幂等的，因为每次请求对资源的改变并不是相同的；进一步地，GET不会改变服务器上的资源，而POST会对服务器资源进行改变；
(3). 从请求参数形式上看，GET请求的数据会附在URL之后，即将请求数据放置在HTTP报文的 请求头 中，以?分割URL和传输数据，参数之间以&相连。特别地，如果数据是英文字母/数字，原样发送；否则，会将其编码为 application/x-www-form-urlencoded MIME 字符串(如果是空格，转换为+，如果是中文/其他字符，则直接把字符串用BASE64加密，得出如：%E4%BD%A0%E5%A5%BD，其中％XX中的XX为该符号以16进制表示的ASCII)；而POST请求会把提交的数据则放置在是HTTP请求报文的 请求体 中。
(4). 就安全性而言，POST的安全性要比GET的安全性高，因为GET请求提交的数据将明文出现在URL上，而且POST请求参数则被包装到请求体中，相对更安全。
(5). 从请求的大小看，GET请求的长度受限于浏览器或服务器对URL长度的限制，允许发送的数据量比较小，而POST请求则是没有大小限制的。
GET请求中URL编码的意义
我们知道，在GET请求中会对URL中非西文字符进行编码，这样做的目的就是为了 避免歧义。看下面的例子，
针对“name1=value1&name2=value2”的例子，我们来谈一下数据从客户端到服务端的解析过程。首先，上述字符串在计算机中用ASCII吗表示为：
6E616D6531 3D 76616C756531 26 6E616D6532 3D 76616C756532
6E616D6531：name1
3D：=
76616C756531：value1
26：&
6E616D6532：name2
3D：=
76616C756532：value2服务端在接收到该数据后就可以遍历该字节流，一个字节一个字节的吃，当吃到3D这字节后，服务端就知道前面吃得字节表示一个key，再往后吃，如果遇到26，说明从刚才吃的3D到26子节之间的是上一个key的value，以此类推就可以解析出客户端传过来的参数。
现在考虑这样一个问题，如果我们的参数值中就包含=或&这种特殊字符的时候该怎么办？比如，“name1=value1”，其中value1的值是“va&lu=e1”字符串，那么实际在传输过程中就会变成这样“name1=va&lu=e1”。这样，我们的本意是只有一个键值对，但是服务端却会解析成两个键值对，这样就产生了歧义。
那么，如何解决上述问题带来的歧义呢？解决的办法就是对参数进行URL编码：例如，我们对上述会产生歧义的字符进行URL编码后结果：“name1=va%26lu%3D”，这样服务端会把紧跟在“%”后的字节当成普通的字节，就是不会把它当成各个参数或键值对的分隔符。
5、HTTP响应状态码
1XX : 指示信息-表示请求已接收，继续处理
2XX : 表示请求已被成功接收、理解和接收
3XX : 重定向--要完成请求必须进行更进一步的操作
4XX : 客户端错误--请求有语法错误或请求无法实现
5XX ： 服务端错误--服务端未能实现合法的请求。
常见的状态码、状态描述、说明：
200 OK //客户端请求成功
400 Bad Request // 客户端有语法错误，不能被服务器所理解
401 Unauthorized // 请求未经授权
402 Forbidden //服务器收到请求，但是拒绝提供服务
404 not find //请求资源不存在
500 Internet Server Error //服务器发生不可预期的错误
503 Server Unvailable //服务器当前不能处理客户端的请求，一段时间后可能恢复正常
三、TCP/IP协议族简介
目前，由国际化标准组织ISO制定的网络体系结构国际标准是 OSI七层模型，但实际中应用最广泛的是 TCP/IP体系结构。换句话说，OSI七层模型只是理论上的、官方制定的国际标准，而TCP/IP体系结构才是事实上的国际标准。这看起来是不可理喻的，但这却是实际存在的，是一些历史原因造成的，无疑这些原因又是复杂的，笔者在此处略加介绍，以慰读者。OSI标准的制定者以专家、学者为主，他们缺乏实际经验和商业驱动力，并且OSI标准自身运行效率也不怎么好。与此同时，由于Inernet在全世界覆盖了相当大的范围，并且占领市场的标准是TCP/IP体系结构，因此导致OSI标准没有市场背景，也就只是理论上的成果，并没有过多地应用于实践。
OSI是一个理论上的网络通信模型，而TCP/IP则是实际上的网络通信标准。但是，它们的初衷是一样的，都是为了使得两台计算机能够像两个知心朋友那样能够互相准确理解对方的意思并做出优雅的回应。
1、TCP/IP网络协议以及各层协议
应用层： FTP, SMTP, DNS, HTTP, Telnet（远程网络访问协议）
传输层：TCP, UDP
网络层：IP, ARP, RARP, ICMP(控制报文协议)
网络接口层：各种通信网络接口（以太网等）
每一抽象层建立在低一层提供的服务上，并且为高一层提供服务。
2、TCP为什么需要3次握手，4次挥手？
为什么3次握手？
为了防止 已失效的链接请求报文突然又传送到了服务端，因而产生错误。
客户端发出的连接请求报文并未丢失，而是在某个网络节点长时间滞留了，以致延误到连接释放以后的某个时间才到达Server。这是，Server误以为这是Client发出的一个新的连接请求，于是就向客户端发送确认数据包，同意建立连接。若不采用“三次握手”，那么只要Server发出确认数据包，新的连接就建立了。由于Client此时并未发出建立连接的请求，所以其不会理睬Server的确认，也不与Server通信；而这时Server一直在等待Client的请求，这样Server就白白浪费了一定的资源。若采用“三次握手”，在这种情况下，由于Server端没有收到来自客户端的确认，则就会知道Client并没有要求建立请求，就不会建立连接。主要目的防止Server端一直等待，浪费资源。
为什么4次挥手？
因为TCP有个半关闭状态，假设A.B要释放连接，那么A发送一个释放连接报文给B，B收到后发送确认，这个时候A不发数据，但是B如果发数据A还是要接受，这叫半关闭。然后B还要发给A连接释放报文，然后A发确认，所以是4次。
在tcp连接握手时为何ACK是和SYN一起发送，这里ACK却没有和FIN一起发送呢。原因是因为tcp是全双工模式，接收到FIN时意味将没有数据再发来，但是还是可以继续发送数据。
3、TCP和UDP有什么区别？
TCP (Transmission Control Protocol)和UDP(User Datagram Protocol)协议属于传输层协议，它们之间的区别包括：
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TCP是面向连接的，UDP是无连接的；
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TCP是可靠的，UDP是不可靠的；
-
TCP只支持点对点通信，UDP支持一对一、一对多、多对一、多对多的通信模式；
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TCP是面向字节流的，UDP是面向报文的；
-
TCP有拥塞控制机制;UDP没有拥塞控制，适合媒体通信；
-
TCP首部开销(20个字节)比UDP的首部开销(8个字节)要大；
4、TCP/IP的流量控制
利用滑动窗口实现流量控制，如果发送方把数据发送得过快，接收方可能会来不及接收，这就会造成数据的丢失。所谓流量控制就是让发送方的发送速率不要太快，要让接收方来得及接收。
TCP为每一个连接设有一个持续计时器(persistence timer)。只要TCP连接的一方收到对方的零窗口通知，就启动持续计时器。若持续计时器设置的时间到期，就发送一个零窗口控测报文段（携1字节的数据），那么收到这个报文段的一方就重新设置持续计时器。
5、TCP协议如何来保证传输的可靠性
TCP提供一种面向连接的、可靠的字节流服务。其中，面向连接意味着两个使用TCP的应用（通常是一个客户和一个服务器）在彼此交换数据之前必须先建立一个TCP连接。在一个TCP连接中，仅有两方进行彼此通信；而字节流服务意味着两个应用程序通过TCP链接交换8bit字节构成的字节流，TCP不在字节流中插入记录标识符。
对于可靠性，TCP通过以下方式进行保证：
数据包校验：目的是检测数据在传输过程中的任何变化，若校验出包有错，则丢弃报文段并且不给出响应，这时TCP发送数据端超时后会重发数据；
对失序数据包重排序：既然TCP报文段作为IP数据报来传输，而IP数据报的到达可能会失序，因此TCP报文段的到达也可能会失序。TCP将对失序数据进行重新排序，然后才交给应用层；
丢弃重复数据：对于重复数据，能够丢弃重复数据；
应答机制：当TCP收到发自TCP连接另一端的数据，它将发送一个确认。这个确认不是立即发送，通常将推迟几分之一秒；
超时重发：当TCP发出一个段后，它启动一个定时器，等待目的端确认收到这个报文段。如果不能及时收到一个确认，将重发这个报文段；
流量控制：TCP连接的每一方都有固定大小的缓冲空间。TCP的接收端只允许另一端发送接收端缓冲区所能接纳的数据，这可以防止较快主机致使较慢主机的缓冲区溢出，这就是流量控制。TCP使用的流量控制协议是可变大小的滑动窗口协议。
6、TCP和UDP分别对应的常见应用层协议
1). TCP对应的应用层协议
FTP：定义了文件传输协议，使用21端口。常说某某计算机开了FTP服务便是启动了文件传输服务。下载文件，上传主页，都要用到FTP服务。
Telnet：它是一种用于远程登陆的端口，用户可以以自己的身份远程连接到计算机上，通过这种端口可以提供一种基于DOS模式下的通信服务。如以前的BBS是-纯字符界面的，支持BBS的服务器将23端口打开，对外提供服务。
SMTP：定义了简单邮件传送协议，现在很多邮件服务器都用的是这个协议，用于发送邮件。如常见的免费邮件服务中用的就是这个邮件服务端口，所以在电子邮件设置-中常看到有这么SMTP端口设置这个栏，服务器开放的是25号端口。
POP3：它是和SMTP对应，POP3用于接收邮件。通常情况下，POP3协议所用的是110端口。也是说，只要你有相应的使用POP3协议的程序（例如Fo-xmail或Outlook），就可以不以Web方式登陆进邮箱界面，直接用邮件程序就可以收到邮件（如是163邮箱就没有必要先进入网易网站，再进入自己的邮-箱来收信）。
HTTP：从Web服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。
2). UDP对应的应用层协议
DNS：用于域名解析服务，将域名地址转换为IP地址。DNS用的是53号端口。
SNMP：简单网络管理协议，使用161号端口，是用来管理网络设备的。由于网络设备很多，无连接的服务就体现出其优势。
TFTP(Trival File Transfer Protocal)：简单文件传输协议，该协议在熟知端口69上使用UDP服务。
7、TCP的拥塞处理
计算机网络中的带宽、交换结点中的缓存及处理机等都是网络的资源。在某段时间，若对网络中某一资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分，网络的性能就会变坏，这种情况就叫做拥塞。拥塞控制就是 防止过多的数据注入网络中，这样可以使网络中的路由器或链路不致过载。注意，拥塞控制和流量控制不同，前者是一个全局性的过程，而后者指点对点通信量的控制。拥塞控制的方法主要有以下四种：
1). 慢启动：不要一开始就发送大量的数据，先探测一下网络的拥塞程度，也就是说由小到大逐渐增加拥塞窗口的大小;
2). 拥塞避免：拥塞避免算法让拥塞窗口缓慢增长，即每经过一个往返时间RTT就把发送方的拥塞窗口cwnd加1，而不是加倍，这样拥塞窗口按线性规律缓慢增长。
3). 快重传：快重传要求接收方在收到一个 失序的报文段 后就立即发出 重复确认（为的是使发送方及早知道有报文段没有到达对方）而不要等到自己发送数据时捎带确认。快重传算法规定，发送方只要一连收到三个重复确认就应当立即重传对方尚未收到的报文段，而不必继续等待设置的重传计时器时间到期。
4). 快恢复（有错需改）：快重传配合使用的还有快恢复算法，当发送方连续收到三个重复确认时，就执行“乘法减小”算法，把ssthresh门限减半，但是接下去并不执行慢开始算法：因为如果网络出现拥塞的话就不会收到好几个重复的确认，所以发送方现在认为网络可能没有出现拥塞。所以此时不执行慢开始算法，而是将cwnd设置为ssthresh的大小，然后执行拥塞避免算法。
8、DHCP和ICMP协议
DHCP协议：
动态主机配置协议，是一种让系统得以连接到网络上，并获取所需要的配置参数手段。通常被应用在大型的局域网络环境中，主要作用是集中的管理、分配IP地址，使网络环境中的主机动态的获得IP地址、Gateway地址、DNS服务器地址等信息，并能够提升地址的使用率。
ICMP协议：
ICMP是Internet Control Message Protocol，因特网控制报文协议。它是TCP/IP协议族的一个子协议，用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由器是否可用等网络本身的消息。这些控制消息虽然并不传输用户数据，但是对于用户数据的传递起着重要的作用。ICMP报文有两种：差错报告报文和询问报文。
9、ARP是地址解析协议，简单语言解释一下工作原理。
网络层的ARP协议完成了IP地址与物理地址的映射。
(1)首先，每个主机都会在自己的ARP缓冲区中建立一个ARP列表，以表示IP地址和MAC地址之间的对应关系。
（2）当源主机要发送数据时，首先检查ARP列表中是否有对应IP地址的目的主机的MAC地址，如果有，则直接发送数据，如果没有，就向本网段的所有主机发送ARP数据包，该数据包包括的内容有：源主机IP地址，源主机MAC地址，目的主机的IP地址。
（3）当本网络的所有主机收到该ARP数据包时，首先检查数据包中的IP地址是否是自己的IP地址，如果不是，则忽略该数据包，如果是，则首先从数据包中取出源主机的IP和MAC地址写入到ARP列表中，如果已经存在，则覆盖，然后将自己的MAC地址写入ARP响应包中，告诉源主机自己是它想要找的MAC地址。
（4）源主机收到ARP响应包后。将目的主机的IP和MAC地址写入ARP列表，并利用此信息发送数据。如果源主机一直没有收到ARP响应数据包，表示ARP查询失败。
广播发送ARP请求，单播发送ARP响应。
10、RARP逆地址解析协议
RARP是逆地址解析协议，作用是完成从硬件地址到IP地址的映射，RARP只能用于具有广播能力的网络。封装一个RARP的数据包里面有MAC地址， 然后广播到网络上，当服务器收到请求包后，就查找对应的MAC地址的IP地址装入到响应报文中发送给请求者。
11、IP地址简介
计算机分布在世界各地，要想和它们通信，必须要知道确切的位置。确定计算机位置的方式有多种，IP 地址是最常用的，例如，114.114.114.114 是国内第一个、全球第三个开放的 DNS 服务地址，127.0.0.1 是本机地址。
其实，我们的计算机并不知道 IP 地址对应的地理位置，当要通信时，只是将 IP 地址封装到要发送的数据包中，交给路由器去处理。路由器有非常智能和高效的算法，很快就会找到目标计算机，并将数据包传递给它，完成一次单向通信。
目前大部分软件使用 IPv4 地址，但 IPv6 也正在被人们接受，尤其是在教育网中，已经大量使用。
IP地址是网卡的在网络世界的通讯地址，相当于门牌号，如果相同则会冲突。一开始将IP地址分成5类，前一部分是网络号，后一部分是主机号，如下图。
但是实际上IP地址是不够用的，现在也有了ＩＰv6,但是按照上图的分配方式 Ｃ类地址只有254个主机太少，网吧都不够用，A类又太多。
于是便有了无类型区域间选路（CIDR），他将32位的IP一分为二，前面是网络号，后面是主机号，比如192.168.164.13/24，这个 IP 地址中有一个斜杠，斜杠后面是24，表示24位网络号，8位主机号。广播地址192.168.164.255，如果发送这个地址，所有192.168.164网段的都可以收到，另一个是子网掩码，255.255.255.0。子网掩码与IP进行与运算得到192.168.164.0就是网络号。这就是我们日常生活中所使用的IP，是为私有IP地址，私有IP地址由网络管理人员或直接进行分配。比如我们在不同的学校，使用不同的局域网，我们的IP可以一样。
而公有IP是有组织统一分配的，需要个人购买。像百度，他得有公有IP，这样全世界的人才能访问。比如我们在不同的学校，宿舍地址都是A栋302，这是私有IP，出了学校，我们先说是不同的大学的，这是公有IP。
对于IP地址后面的scope说明这张网卡是对外的，可以接收各个地方的包。而对于第一条 lo来讲，她是host，只可以本机互相通信，lo是loopback的简称，又称环回接口，地址基本读书127.0.0.1，她用于本地通信，内核处理后又返回，不会出现在网络中。
12、MAC地址简介
IP地址上一行的link/ether 70:1c:e7:30:5d:fe brd ff:ff:ff:ff:ff:ff 表示MAC地址，是网卡的物理地址，用十六进制表示，6个byte。MAC号称全网唯一，相当于一个人的身份证，在通信的时候，虽然有了这个唯一标志，但是也需要其他的网络层，这是因为你去找人的时候，光喊
身份证是没有用的，你需要先去相应的地址，比如某个宿舍，然后再喊身份证号码，这样才能定位。MAC的定位作用范围有限，需要借助其他的网络层。
13、一些常见的端口号及其用途
端口（Port）
有了 IP 地址，虽然可以找到目标计算机，但仍然不能进行通信。一台计算机可以同时提供多种网络服务，例如Web服务、FTP服务（文件传输服务）、SMTP服务（邮箱服务）等，仅有 IP 地址，计算机虽然可以正确接收到数据包，但是却不知道要将数据包交给哪个网络程序来处理，所以通信失败。
为了区分不同的网络程序，计算机会为每个网络程序分配一个独一无二的端口号（Port Number），例如，Web服务的端口号是 80，FTP 服务的端口号是 21，SMTP 服务的端口号是 25。
端口（Port）是一个虚拟的、逻辑上的概念。可以将端口理解为一道门，数据通过这道门流入流出，每道门有不同的编号，就是端口号。
TCP 21端口 ： FTP 文件传输服务
TCP 23 端口：TELNET 终端仿真服务
TCP 25端口：SMTP简单邮件传输服务
UDP 53端口：DNS域名解析服务
TCP 80端口：HTTP超文本传输服务
TCP 109端口：POP2邮局协议2
TCP 110端口 ： POP3邮局协议版本3使用的端口
UDP 69 端口：TFTP 简单文件传输协议
3306：Mysql端口号
14、IP地址的分类
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
1). A类地址：1字节的网络地址 + 3字节主机地址，网络地址的最高位必须是“0”
一个A类IP地址是指， 在IP地址的四段号码中，第一段号码为网络号码，剩下的三段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示IP地址的话，A类IP地址就由1字节的网络地址和3字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“0”。A类IP地址中网络的标识长度为8位，主机标识的长度为24位，A类网络地址数量较少，有126个网络，每个网络可以容纳主机数达1600多万台。
A类IP地址的地址范围1.0.0.0到127.255.255.255（二进制表示为：00000001 00000000 00000000 00000000 - 01111110 11111111 11111111 11111111），最后一个是广播地址。A类IP地址的子网掩码为255.0.0.0，每个网络支持的最大主机数为256的3次方-2=16777214台。
2). B类地址: 2字节的网络地址 + 2字节主机地址，网络地址的最高位必须是“10”
一个B类IP地址是指，在IP地址的四段号码中，前两段号码为网络号码。如果用二进制表示IP地址的话，B类IP地址就由2字节的网络地址和2字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”。B类IP地址中网络的标识长度为16位，主机标识的长度为16位，B类网络地址适用于中等规模的网络，有16384个网络，每个网络所能容纳的计算机数为6万多台。
B类IP地址地址范围128.0.0.0-191.255.255.255（二进制表示为：10000000 00000000 00000000 00000000—-10111111 11111111 11111111 11111111），最后一个是广播地址。B类IP地址的子网掩码为255.255.0.0，每个网络支持的最大主机数为256的2次方-2=65534台。
3). C类地址: 3字节的网络地址 + 1字节主机地址，网络地址的最高位必须是“110”
一个C类IP地址是指，在IP地址的四段号码中，前三段号码为网络号码，剩下的一段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示IP地址的话，C类IP地址就由3字节的网络地址和1字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“110”。C类IP地址中网络的标识长度为24位，主机标识的长度为8位，C类网络地址数量较多，有209万余个网络。适用于小规模的局域网络，每个网络最多只能包含254台计算机。
C类IP地址范围192.0.0.0-223.255.255.255（二进制表示为: 11000000 00000000 00000000 00000000 - 11011111 11111111 11111111 11111111）。C类IP地址的子网掩码为255.255.255.0，每个网络支持的最大主机数为256-2=254台。
4). D类地址:多播地址，用于1对多通信，最高位必须是“1110”
D类IP地址在历史上被叫做多播地址(multicast address)，即组播地址。在以太网中，多播地址命名了一组应该在这个网络中应用接收到一个分组的站点。多播地址的最高位必须是“1110”，范围从224.0.0.0到239.255.255.255。
5). E类地址:为保留地址，最高位必须是“1111”
15、IPV6与IPV4的区别
（1）IPv6的地址空间更大
a、IPv4中规定IP地址长度为32，即有2^32-1个地址。
b、IPv6中IP地址的长度为128,即有2^128-1个地址。
(2) IPv6的路由表更小
a、可使路由器能在路由表中，用一条记录表示一片子网。
b、大大减小了路由器中路由表的长度，提高了路由器转发数据包的速度。
（3）IPv6的组播支持以及对流的支持增强
这使得网络上的多媒体应用有了长足发展的机会，为服务质量控制提供了良好的网络平台。
(4)IPv6加入了对自动配置的支持
(5)IPv6具有更高的安全性
在使用IPv6网络中，用户可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校验，这极大地增强了网络安全。
(6)IPv6允许协议扩充
(7)IPv6使用新的头部格式
简化和加速了路由选择过程，因为大多数的选项不需要由路由选择。
四、网络相关
1、 IO中同步与异步，阻塞与非阻塞区别
同步和异步关注的是消息通信机制 (synchronous communication/asynchronous communication)
所谓同步，就是在发出一个*调用*时，在没有得到结果之前，该*调用*就不返回。但是一旦调用返回，就得到返回值了。
换句话说，就是由*调用者*主动等待这个*调用*的结果。
而异步则是相反，*调用*在发出之后，这个调用就直接返回了，所以没有返回结果。换句话说，当一个异步过程调用发出后，调用者不会立刻得到结果。而是在*调用*发出后，*被调用者*通过状态、通知来通知调用者，或通过回调函数处理这个调用。
阻塞和非阻塞关注的是程序在等待调用结果（消息，返回值）时的状态.
阻塞调用是指调用结果返回之前，当前线程会被挂起。函数只有在得到结果之后才会返回。
非阻塞：不能立刻得到结果之前，该函数不会阻塞当前线程，而会立刻返回。
2、对称加密与非对称加密
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；而非对称加密是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。
3、SQL 注入
SQL注入就是通过把SQL命令插入到Web表单提交或输入域名或页面请求的查询字符串，最终达到欺骗服务器执行恶意的SQL命令。
1). SQL注入攻击的总体思路
a. 寻找到SQL注入的位置
b. 判断服务器类型和后台数据库类型
c. 针对不通的服务器和数据库特点进行SQL注入攻击
2). SQL注入攻击实例
比如，在一个登录界面，要求输入用户名和密码，可以这样输入实现免帐号登录：
用户名： ‘or 1 = 1 --
密 码：用户一旦点击登录，如若没有做特殊处理，那么这个非法用户就很得意的登陆进去了。这是为什么呢?下面我们分析一下：从理论上说，后台认证程序中会有如下的SQL语句：String sql = “select * from user_table where username=’ “+userName+” ’ and password=’ “+password+” ‘”; 因此，当输入了上面的用户名和密码，上面的SQL语句变成：SELECT * FROM user_table WHERE username=’’or 1 = 1 – and password=’’。分析上述SQL语句我们知道，
username=‘ or 1=1 这个语句一定会成功；然后后面加两个-，这意味着注释，它将后面的语句注释，让他们不起作用。这样，上述语句永远都能正确执行，用户轻易骗过系统，获取合法身份。
3). 应对方法
a. 参数绑定
使用预编译手段，绑定参数是最好的防SQL注入的方法。目前许多的ORM框架及JDBC等都实现了SQL预编译和参数绑定功能，攻击者的恶意SQL会被当做SQL的参数而不是SQL命令被执行。在mybatis的mapper文件中，对于传递的参数我们一般是使用#和$来获取参数值。当使用#时，变量是占位符，就是一般我们使用javajdbc的PrepareStatement时的占位符，所有可以防止sql注入；当使用$时，变量就是直接追加在sql中，一般会有sql注入问题。
b. 使用正则表达式过滤传入的参数
4、Session、Cookie 与 Application
Cookie和Session都是客户端与服务器之间保持状态的解决方案，具体来说，cookie机制采用的是在客户端保持状态的方案，而session机制采用的是在服务器端保持状态的方案。
(1). Cookie及其相关API
Cookie实际上是一小段的文本信息。客户端请求服务器，如果服务器需要记录该用户状态，就使用response向客户端浏览器颁发一个Cookie，而客户端浏览器会把Cookie保存起来。当浏览器再请求该网站时，浏览器把请求的网址连同该Cookie一同提交给服务器，服务器检查该Cookie，以此来辨认用户状态。服务器还可以根据需要修改Cookie的内容。
(2). Session及其相关API
同样地，会话状态也可以保存在服务器端。客户端请求服务器，如果服务器记录该用户状态，就获取Session来保存状态，这时，如果服务器已经为此客户端创建过session，服务器就按照sessionid把这个session检索出来使用；如果客户端请求不包含sessionid，则为此客户端创建一个session并且生成一个与此session相关联的sessionid，并将这个sessionid在本次响应中返回给客户端保存。保存这个sessionid的方式可以采用 cookie机制 ，这样在交互过程中浏览器可以自动的按照规则把这个标识发挥给服务器；若浏览器禁用Cookie的话，可以通过 URL重写机制 将sessionid传回服务器。
(3). Session 与 Cookie 的对比
实现机制：Session的实现常常依赖于Cookie机制，通过Cookie机制回传SessionID；
大小限制：Cookie有大小限制并且浏览器对每个站点也有cookie的个数限制，Session没有大小限制，理论上只与服务器的内存大小有关；
安全性：Cookie存在安全隐患，通过拦截或本地文件找得到cookie后可以进行攻击，而Session由于保存在服务器端，相对更加安全；
服务器资源消耗：Session是保存在服务器端上会存在一段时间才会消失，如果session过多会增加服务器的压力。
Application（ServletContext）：与一个Web应用程序相对应，为应用程序提供了一个全局的状态，所有客户都可以使用该状态。
(4). Application
Application（Java Web中的ServletContext）：与一个Web应用程序相对应，为应用程序提供了一个全局的状态，所有客户都可以使用该状态。
5、XSS 攻击
XSS是一种经常出现在web应用中的计算机安全漏洞，与SQL注入一起成为web中最主流的攻击方式。XSS是指恶意攻击者利用网站没有对用户提交数据进行转义处理或者过滤不足的缺点，进而添加一些脚本代码嵌入到web页面中去，使别的用户访问都会执行相应的嵌入代码，从而盗取用户资料、利用用户身份进行某种动作或者对访问者进行病毒侵害的一种攻击方式。
1). XSS攻击的危害
盗取各类用户帐号，如机器登录帐号、用户网银帐号、各类管理员帐号
控制企业数据，包括读取、篡改、添加、删除企业敏感数据的能力
盗窃企业重要的具有商业价值的资料
非法转账
强制发送电子邮件
网站挂马
控制受害者机器向其它网站发起攻击
2). 原因解析
主要原因：过于信任客户端提交的数据！
解决办法：不信任任何客户端提交的数据，只要是客户端提交的数据就应该先进行相应的过滤处理然后方可进行下一步的操作。
进一步分析细节：客户端提交的数据本来就是应用所需要的，但是恶意攻击者利用网站对客户端提交数据的信任，在数据中插入一些符号以及javascript代码，那么这些数据将会成为应用代码中的一部分了，那么攻击者就可以肆无忌惮地展开攻击啦，因此我们绝不可以信任任何客户端提交的数据！！！
3). XSS 攻击分类
(1). 反射性XSS攻击 (非持久性XSS攻击)
漏洞产生的原因是攻击者注入的数据反映在响应中。一个典型的非持久性XSS攻击包含一个带XSS攻击向量的链接(即每次攻击需要用户的点击)，例如，正常发送消息：
http://www.test.com/message.php?send=Hello,World！接收者将会接收信息并显示Hello,World；但是，非正常发送消息：
http://www.test.com/message.php?send=<script>alert(‘foolish!’)</script>！接收者接收消息显示的时候将会弹出警告窗口！
(2). 持久性XSS攻击 (留言板场景)
XSS攻击向量(一般指XSS攻击代码)存储在网站数据库，当一个页面被用户打开的时候执行。也就是说，每当用户使用浏览器打开指定页面时，脚本便执行。与非持久性XSS攻击相比，持久性XSS攻击危害性更大。从名字就可以了解到，持久性XSS攻击就是将攻击代码存入数据库中，然后客户端打开时就执行这些攻击代码。
例如，留言板表单中的表单域：
<input type=“text” name=“content” value=“这里是用户填写的数据”>正常操作流程是：用户是提交相应留言信息 —— 将数据存储到数据库 —— 其他用户访问留言板，应用去数据并显示；而非正常操作流程是攻击者在value填写:
<script>alert(‘foolish!’)；</script> <!--或者html其他标签（破坏样式。。。）、一段攻击型代码-->并将数据提交、存储到数据库中；当其他用户取出数据显示的时候，将会执行这些攻击性代码。
4). 修复漏洞方针
漏洞产生的根本原因是 太相信用户提交的数据，对用户所提交的数据过滤不足所导致的，因此解决方案也应该从这个方面入手，具体方案包括：
将重要的cookie标记为http only, 这样的话Javascript 中的document.cookie语句就不能
获取到cookie了（如果在cookie中设置了HttpOnly属性，那么通过js脚本将无法读取到cookie信息，这样能有效的防止XSS攻击）；
表单数据规定值的类型，例如：年龄应为只能为int、name只能为字母数字组合。。。。
对数据进行Html Encode 处理
过滤或移除特殊的Html标签，例如: <script>, <iframe> , < for <, > for>, " for
过滤JavaScript 事件的标签，例如 “οnclick=”, “onfocus” 等等。
需要注意的是，在有些应用中是允许html标签出现的，甚至是javascript代码出现。因此，我们在过滤数据的时候需要仔细分析哪些数据是有特殊要求（例如输出需要html代码、javascript代码拼接、或者此表单直接允许使用等等），然后区别处理！
参考链接：