1、计算机网络核心

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序号 地址
1 计算机网络核心
2 数据库相关
3 Redis
4 Linux相关
5 JVM的内容
6 GC相关的
7 Java多线程与并发
8 Java多线程与并发-原理
9 Java常用类库与技巧
10 Java框架-Spring


1、OSI开放式互联参考模型

  • 1、物理层:机械、电子、定时接口通信信道上的原始比特流传输。
  • 2、数据链路层:物理寻址,同时将原始比特流转变为逻辑传输线路。
  • 3、网络层:控制子网的运行,如逻辑编址、分组传输、路由选择(IP协议)。
  • 4、传输层:接受上一层的数据,在必要的时候把数据进行分割,并将这些数据交给网络层,且保证这些数据段有效到达对端(TCP/UDP)。
  • 5、会话层:不同机器上的用户之间建立及管理会话。
  • 6、表示层:信息的语法语义以及它们的关联,如加密解密、转换翻译、压缩解压缩。
  • 7、应用层:(HTTP)

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2、TCP/IP

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3、TCP报文头

传输控制协议TCP简介

  • 面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。
  • 将应用层的数据流分割成报文段并发送给目标节点的TCP层。
  • 数据包都有序号,对方收到则发送ACK确认,未收到则重传。
  • 使用校验和来检验数据在传输过程中是否有误。

套接字(socket)

每个需要发送的数据使用seq进行编号。返回的数据采用ACK来标记的。

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TCP报文头:

  • Source Port:源端口

  • Destination Port:目标端口

  • Sequence Number:序号,传输的数据的编号。

  • AckNowledgment Number:B期望收到A的下个数据序号。

  • Offset:数据便移:TCP报文距离起始报文的距离。

  • Reserved:保留域:目前为0;

  • TCP Flags:控制位,有8个标志位组成,每个包含单独的控制功能。

    • ACK:确认序号标志(1/0)
    • SYN:同步序号,用于建立连接过程
    • FIN:finish标志,用于释放连接
    • URG:紧急指针标志(1/0)
    • PSH:push标志(1/0)
    • RST:重置链接标志
  • Windows:流量控制:滑动窗口大小,告知缓存大小,控制发送数据的速率。(接收方用来通知发送方,自己含有多少缓冲区来接收数据。发送方根据接收方处理能力,来发送数据。不会让接收方处理不过来。)

  • Checksum:进行16位计算得到,用于报文头的校验。

  • Urgent Pointer:紧急指针,字节数紧急数据

  • TCP Options:可选项,定义其它一些可选参数。

4、TCP的三次握手

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三次握手的流程图:

  1. 在TCP/P协议中,TCP协议提供可靠的连接服务,采用三次握手建立一个连接。
  2. 第一次握手:建立连接时,客户端发送SY包n=到服务器,并进入 SYN SEND状态等待服务器确认第二次握手:服务器收到SYN包,必须确认客户的SYN
  3. (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状态完成三次握手。

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三次握手的目的:

为了初始化Seq(Sequence Number的初始值)

首次握手的隐患—SYN超时

原因:

  • Server B收到 Client A的SYN,回复SYN-ACK的时候未收到ACK确认
  • Server B不断重试直至超时,Linux默认等待63秒才断开连接
  • 1/2/4/8/16总共31秒钟会请求5次,然后再等待30秒才会断开连接。

针对SYN Flood的防护措施

会有黑客不断的请求你的服务然后断开,占用你的连接对列,造成正常访问也不能使用。

  • SYN队列满后,通过 tcp_syncookies参数回发 SYN Cookie。
  • 若为正常连接则 Client会回发 SYN Cookie,直接建立连接。

建立连接后,Client出现故障怎么办?

保活机制:

  • 向对方发送保活探测报文,如果未收到响应则继续发送。
  • 尝试次数达到保活探测数仍未收到响应则中断连接。

5、TCP的四次挥手

"挥手"是为了终止连接,TCP四次挥手的流程图:

由任一方,发出Close进行触发。

  • 第一次挥手:Client发送一个FIN,用来关闭 Client到 Server的数据传送,Client进入 FIN_WAIT_1状态;
  • 第二次挥手:Server收到FIN后,发送一个ACK给 Client,确认序号为收到序号+1(与SYN相同,一个FN占用一个序号),Server进入 CLOSE_WAIT状态;
  • 第三次挥手:Server发送一个FIN,用来关闭 Server到 Client的数据传送,Server进入 LAST_ACK状态;
  • 第四次挥手:Client收到FN后,Client进入 TIME_WAIT状态,接着发送一个ACK给 Server,确认序号为收到序号+1,Server进入 CLOSED状态,完成四次挥手。

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6、为什么会有TIME_WAIT状态(等待2MSL的时间)

  • 确保有足够的时间让对方收到ACK包
  • 假如对方没有收到,再进行重发,时间为2MSL的时间(2个请求时间)
  • 避免新旧连接混淆()

7、为什么需要四次握手才能断开连接

因为全双工,发送方和接收方都需要FIN报文和ACK报文

8、服务器出现大量 CLOSE_WA状态的原因?

对方关闭 socket连接,我方忙于读或写,没有及时关闭连接。

  • 检查代码,特别是释放资源的代码。
  • 检查配置,特别是处理请求的线程配置。

服务器会给每个用户提供一定量的连接数(几千),超过一定量会报错。

会报错:too many open files

9、UDP简介

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  • Source Port:源端口。
  • Destination Port:目标端口。
  • Length:数据包长度。
  • Checksum:奇偶校验值。
  • Data octets:用户数据。

UDP的特点:

  • 面向非连接。
  • 不维护连接状态,支持同时向多个客户端传输相同的消息。
  • 数据包报头只有8个字节,额外开销较小。
  • 吞吐量只受限于数据生成速率、传输速率以及机器性能。
  • 尽最大努力交付,不保证可靠交付,不需要维持复杂的链接状态表。
  • 面向报文,不对应用程序提交的报文信息进行拆分或者合并。

结论:

TCP用来保证可靠性和有序性

  • TCP(面向连接) VS UDP(无连接)
  • 可靠性(TCP高)
  • 有序性(TCP利用序号)
  • 速度(TCP慢)
  • 量级(TCP重量级)

10、TCP的滑动窗口

TRR和RTO

  • TRR:发送一个数据包到收到对应的ACK,所花费的时间。
  • TRO:重传时间间隔。

TCP使用滑动窗口做流量控制与乱序重排

  • 保证TCP的可靠性
  • 保证TCP的流控特性

Windows窗口:接收方用来通知发送方,自己含有多少缓冲区来接收数据。发送方根据接收方处理能力,来发送数据。不会让接收方处理不过来。

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接受方还能接受的数据量:=接收端缓存池大小-已占据的缓存大小

AdvertisedWindow=MaxRcvBuffer-(LastByteRcvd - LastByteRead)

可剩余发送数据大小:=接受方还能接受的数据量-已经准备好并未发送数据量

EffectiveWindow=AdvertisedWindow-(LastByteSent - LastByteAcked)

TCP的滑动窗口

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11、HTTP简介

超文本传输协议HTTP主要特点

  • 支持客户/服务器模式
  • 简单快速(请求方法和路径)
  • 灵活(可以任意类型数据结构,使用content-type标注)
  • 无连接(使用后则断开连接)
  • 无状态(协议对于事务处理,没有记忆)

HTTP 1.1版本:增加了KEEP—alive

HTTP请求数据结构:

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HTTP响应报文数据结构

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请求/响应的步骤

  • 客户端连接到Web服务器
  • 发送HTTP请求
  • 服务器接收请求并返回HTTP响应
  • 释放连接TCP连接
  • 客户端浏览器解析HTML内容

在浏览器地址栏键入∪RL,按下回车之后经历的流程。

  • DNS解析(寻找url地址对应的IP地址)(浏览器缓存,系统缓存,路由器缓存,IPS服务器服务器缓存,根域名服务缓存,顶级域名缓存)
  • TCP连接(三次握手)
  • 发送HTTP请求
  • 服务器处理请求并返回HTTP报文
  • 浏览器解析渲染页面
  • 连接结束

HTTP状态码

5种取值

  • 1xx:指示信息-表示请求已接收,继续处理。
  • 2xx:成功-表示请求已被成功接收、理解、接受。
  • 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:服务器端错误-服务器未能实现合法的请求。

常见状态码:

  • 200 oK:正常返回信息
  • 400 Bad Request:客户端请求有语法错误,不能被服务器所理解。
  • 401 Unauthorized:请求未经授权,这个状态代码必须和WWW-Authenticate报头域一起使用。
  • 403 Forbidden:服务器收到请求,但是拒绝提供服务。
  • 404 Not Found:请求资源不存在,eg,输入了错误的URL。
  • 500 Internal Server Error:服务器发生不可预期的错误。
  • 503 Server Unavailable:服务器当前不能处理客户端的请求,过段时间后可能恢复正常。

GET请求和POST请求的区别

三个方面来解答

  • Http报文层面:GET将请求信息放在URL,POST放在报文体中。
  • 数据库层面:CET符合幂等性和安全性,POST不符合。
  • 其他层面:GET可以被缓存、被存储,而POST不行。

Cookie和Session

Cookie简介

  • 是由服务器发给客户端的特殊信息,以文本的形式存放在客户端。
  • 客户端再次请求的时候,会把 Cookie回发。
  • 服务器接收到后,会解析 Cookie生成与客户端相对应的内容。

Cookie的设置以及发送过程

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Session简介

  • 服务器端的机制,在服务器上保存的信息。
  • 解析客户端请求并操作 session id,按需保存状态信息。

Session的是实现方式

  • 使用 Cookie来实现(每次请求Cookie带上JESSIONID)
  • 使用URL回写来实现(所有连接带上JSSONID,用户点击被带回)

Cookie和Session的区别

  • Cookie数据存放在客户的浏览器上。
  • Session数据放在服务器上Session相对于。
  • Cookie更安全若考虑减轻服务器负担,应当使用 Cookie

12、HTTP和HTTPS的区别

安全版HTTP,增加了一层。

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SSL(Security Sockets Layer,安全套接层)

  • 为网络通信提供安全及数据完整性的一种安全协议。
  • 是操作系统对外的API,SSL3.0后更名为TLS。
  • 采用身份验证和数据加密保证网络通信的安全和数据的完整性。

加密的方式:

  • 对称加密:加密和解密都使用同一个密钥。(效率高)
  • 非对称加密:加密使用的密钥和解密使用的密钥是不相同的。(安全性高,效率低)
  • 哈希算法:将任意长度的信息转换为固定长度的值,算法不可逆。
  • 数字签名:证明某个消息或者文件是某人发出/认同的。

HTTPS数据传输流程

  1. 浏览器将支持的加密算法信息发送给服务器
  2. 服务器选择一套浏览器支持的加密算法,以证书的形式回发浏览器。
  3. 浏览器验证证书合法性,并结合证书公钥加密信息发送给服务器。
  4. 服务器使用私钥解密信息,验证哈希,加密响应消息回发浏览器。
  5. 浏览器解密响应消息,并对消息进行验真,之后进行加密交互数据。

HTTP和HTTPS的区别

  • HTTPS需要到CA申请证书,HTTP不需要。
  • HTTPS密文传输,HTTP明文传输。
  • 连接方式不同,HTTPS默认使用443端口,HTTP使用80端口
  • HTTPS=HTTP+加密+认证+完整性保护,较HTTP安全。

HTTPS真的很安全吗

  • 浏览器默认填充http://,请求需要进行跳转,有被劫持的风险。
  • 可以使用HSTS(HTTP Strict Transport Security)优化

13、Socket简介

Socket是对TCP/IP协议的抽象,是操作系统对外开放的接口

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Socket通信流程

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ServerSocket ss = new ServerSocket(6500);
Socket socket = ss.accept();

Socket socket = new Socket("127.0.0.1",65000);
OutputStream os = socket.getOutputStream();

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