⾯试⼋股⽂-⽹络编程
⽹络编程
TCP/IP协议栈四层模型
应⽤层: 负责为⽤户提供应⽤功能
HTTP，DNS，SSH，FTP，SMTP
传输层: 负责进程与进程之间的通信
TCP，UDP
⽹络层: 负责⽹络包的分⽚，路由
ARP，RARP，DHCP，NAT，ICMP
⽹络接⼝层: 负责⽹络包在物理⽹络上的传输
PPP
OSI七层模型
从下往上: 物理层，数据链路层，⽹络层，传输层，会话层，表⽰层，应⽤层
常⽤协议及作⽤
应⽤层:
HTTP: 在互联⽹两点之间传递超⽂本的规范
DNS: 把域名解析为IP地址
传输层:
TCP: 传输控制协议
UDP: ⽤户数据报协议
⽹络层:
ARP: 即地址解析协议，由IP地址获取MAC地址
RARP: 由MAC地址，获取IP地址
DHCP: 动态获取IP地址
NAT: 实现 内⽹IP与外⽹IP 的相互转换，缓解外⽹IP的消耗
ICMP: 告知⽹络包传送过程中产⽣的错误信息
TCP 和 UDP的区别
1. TCP需要先与对⽅建⽴连接才能发送数据，⽽且接收⽅收到后必须响应，发送⽅收到响应后这个数据包才算传输完成，所以它安全可
靠，能保证数据不丢失不重复; UDP不⽤事先建⽴连接就可以任意收发数据，传输效率⾼，但不能保证数据⼀定送达; 所以TCP⼀般⽤于⽹上购票，传输⽂件这种对稳定性要求较⾼的场景，⽽UDP⼀般⽤于实时视频会议这种对传输效率要求较⾼的场景
2. TCP只⽀持⼀对⼀; UDP⽀持⼀对⼀，⼀对多，多对多的交互通信
3. TCP报⽂不限制最⼤长度，⼀次发送可以分多次接收; UDP报⽂的最⼤长度为65535个字节，分⼏次发送就必须分⼏次接收，⼀个⼤
报⽂只要丢了⼀个分⽚，整个UDP报⽂都会被丢弃
DNS查询的过程(域名解析)
浏览器查看⾃⾝缓存
操作系统缓存
本机hosts⽂件
本地域名服务器
根域名服务器
顶级域名服务器(com)
权威域名服务器(qq，sports.qq)
本地域名服务器返回查到的IP给浏览器
浏览器输⼊url中间经历的过程
1. 浏览器从地址栏的输⼊中解析URL，获取web服务器的IP地址和端⼝号
2. 浏览器通过三次握⼿与web服务器建⽴TCP连接
3. 浏览器发送HTTP请求报⽂，这个报⽂会依次加上TCP头，IP头，MAC头，组成⼀个完整的数据包
4. 数据包经过⽹卡转换为电信号，在⽹线上传输，中途要经过很多交换机和路由器
5. 经过路由器时，路由器会查询路由表来确定下⼀跳的IP，⼀直转发到与⽬标IP同⼀⽹段的路由器
6. 这个路由器会查ARP表获取⽬标IP服务器的MAC地址，然后通过某个端⼝转发给web服务器
7. web服务器收到数据包后，会依次拆开MAC头，IP头，TCP头，然后把HTTP请求报⽂发给监听指定端⼝的服务端进程
8. 服务端进程收到请求报⽂后处理请求，然后发送响应报⽂给浏览器
9. 浏览器收到后解析响应报⽂，渲染输出页⾯
集线器，交换机，路由器的区别
1. 集线器⼯作在物理层，通过⼴播的形式转发数据，实现局域⽹内设备的连接，只能半双⼯通信
2. 交换机⼯作在数据链路层，通过MAC地址转发数据，实现局域⽹内设备的连接，是全双⼯通信
3. 路由器⼯作在⽹络层，通过IP地址转发数据，实现了不同⽹络之间的连接
TCP三次握⼿
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⽂.assets/image-20210706084255418.png)]
第⼀次握⼿时，客户端发送⼀个SYN报⽂给服务端，⾃⾝进⼊SYN_SENT状态
第⼆次握⼿时，服务端发送⼀个SYN报⽂给客户端，⾃⾝进⼊SYN_RCVD状态
第三次握⼿时，客户端发送⼀个ACK报⽂给服务端，客户端进⼊ESTABLISHED状态, 服务端收到后会创建⼀个新的TCP套接字⽤于和此客户端通信, 这个套接字也进⼊ESTABLISHED状态
(1) 为什么不能两次握⼿?
只有三次握⼿才能确保双⽅的发送和接收都是正常的，如果是两次握⼿的话，不能确保服务端发送正
常，客户端接收正常，三次握⼿还可以防⽌已经失效的请求后来才传送到服务器，导致再次建⽴连接浪费服务器资源
(2) 如果已经建⽴了连接，但是客户端出现了故障怎么办?java面试八股文
TCP设有⼀个保活计时器，⼀般定时为2⼩时，如果期间收到客户端的请求就会重新开始倒计时，当服务端超过2⼩时未收到客户端的任何请求，服务端就会发送探测报⽂，没有响应就会认定客户端出现故障，从⽽断开连接
TCP四次挥⼿
第⼀次挥⼿: 假设是客户端先发起断开连接的请求，客户端发送⼀个FIN报⽂给服务端，⾃⾝进⼊FIN_WAIT_1状态
第⼆次挥⼿: 服务端发送⼀个ACK报⽂给客户端，⾃⾝进⼊CLOSE_WAIT状态, 客户端收到后进⼊FIN_WAIT_2状态, 在此期间服务端可以继续向客户端发送数据
第三次挥⼿: 服务端发送⼀个FIN报⽂给客户端，⾃⾝进⼊LAST_ACK状态
第四次挥⼿: 客户端发送⼀个ACK报⽂给服务端，⾃⾝进⼊TIME_WAIT状态，等待2*MSL的时间进⼊CLOSED状态，服务端收到ACK 报⽂后进⼊CLOSED状态
(1) 为什么中间的两次挥⼿不合并为⼀次?
因为客户端想断开连接的时候，服务端如果还有数据要发给客户端，就要先发⼀次ACK报⽂，告知客户端"我知道你想断开了". 然后服务端给客户端发送数据，等数据发完服务端再发送FIN报⽂. 抓包时发现, 若服务端没有数据要发给客户端, 中间的两次挥⼿会合并为⼀次
(2) 为什么TIME_WAIT状态要经过2MSL才进⼊CLOSED状态?
如果最后⼀个ACK报⽂发出后丢失了，服务端就会再次发送FIN报⽂，所以客户端收到第⼆次FIN报⽂的时间最长是2MSL，此时如果客户端直接进⼊CLOSED状态，就⽆法再重发最后⼀个ACK报⽂，导致服务端⽆法进⼊CLOSED状态. 如果设置这样⼀个时间段，客户端在此期间没有收到FIN报⽂，说明服务端成功收到最后⼀个ACK报⽂
TCP如何保证可靠通信?
校验和: TCP头有校验和字段，检测数据传输过程中是否有差错，若有则丢弃
超时重传: 发送⽅在规定的时间内没有收到确认就要重传之前发送的报⽂
还有 流量控制 和 拥塞控制
正向代理和反向代理
正向代理: 是客户端的代理，代替客户端发起⽹络请求
可以对外隐藏客户端信息，保护⽤户隐私
可以访问客户端⽆法访问的资源，如国内访问⾕歌需要先连接⼀个正向代理服务器
反向代理: 是服务端的代理，代替服务端接收⽹络请求
可以对外隐藏服务端信息，防⽌内⽹的服务器被攻击
可以实现负载均衡，把访问压⼒分散到多个服务器上
GET和POST的区别
GET⽤于从服务器获取数据，POST⽤于向服务器提交数据
GET请求是安全且幂等的，多⽤于查询操作
POST请求既不安全也不幂等，多⽤于注册操作
注: 安全指的是 请求⽅法不会修改服务器的资源，幂等指的是 多次请求返回的结果都相同
常⽤的HTTP状态码
1xx: 提⽰信息，表⽰现在是协议处理的中间阶段，还有后续操作
2xx: 成功，报⽂已经收到并被正确处理
200: OK，请求成功
204: No Content，请求成功，但响应体为空
206: Partial Content， 请求成功，但响应体只有⼀部分数据
3xx: 重定向，资源位置变动
301: Move Permanently，请求的资源不存在，需要⽤另⼀个URL访问
302: Found，请求的资源存在，需要⽤另⼀个URL访问
304: Not Modified，请求的资源未修改，让客户端⾃⼰缓存⽂件
4xx: 客户端请求报⽂有误
400: Bad Request，客户端请求报⽂有错误
401: Unauthorized，客户端⾝份认证不通过
403: Forbiden，拒绝执⾏客户端的请求
404: Not Found，不到客户端请求的资源
405: Method Not Allowed，请求⽅法不被允许
5xx: 服务器错误
500: Internal Server Error，服务器处理请求时出错
501: Not Implemented，请求的功能暂不⽀持
502: Bad Gateway，反向代理服务器出错
503: Service Unavailable，服务器繁忙，⽆法响应
HTTP的特点(优缺点)
1. 简单灵活可扩展，报⽂基本格式都是 起始⾏+header+body
2. 可靠传输，HTTP是基于TCP协议的
3. 跨语⾔跨平台，不限定某种编程语⾔或操作系统
4. ⽆状态，每个请求都是互相独⽴的. 好处是可以通过负载均衡把请求转发到任意⼀台服务器，坏处是每次请求都要验证⾝份信息
5. 请求-应答模式，客户端主动发起请求，服务端被动回复请求，效率较低，可能会发⽣队头阻塞
6. 明⽂传输，如果连上钓鱼wifi，流量被截获保存，可能会泄漏⾃⼰的账号密码等信息
7. 不安全，⽆法判断报⽂在传输过程中是否被篡改
HTTP/1.1的特点(优缺点)
使⽤长连接，减少了频繁建⽴与断开连接的开销
可以连续发送多个请求，减少了整体的等待时间
如果前⾯的请求响应特别慢，会阻塞后⾯的所有请求（队头阻塞）
以⽂本格式传输header，有严重的数据冗余
明⽂传输，不安全
HTTP/2的特点
头部压缩
报⽂以⼆进制格式传输
⽀持服务端主动向客户端发送消息
使⽤数据流全双⼯通信，解决了队头阻塞问题
⽀持请求优先级，让服务端优先处理重要资源，优化⽤户体验
HTTP 与 HTTPS的区别
HTTP是明⽂传输，不安全; HTTPS在传输层和应⽤层之间加了TLS层，使得报⽂能加密传输
HTTP端⼝是80，HTTPS端⼝是443
HTTPS在TCP三次握⼿后还要进⾏TLS握⼿
HTTPS是如何保证安全的?
混合加密，解决了窃听的问题
摘要算法，解决了篡改的问题
将服务端公钥放到数字证书中，解决了冒充的问题
HTTPS TLS握⼿过程
[外链图⽚转存失败，源站可能有防盗链机制，建议将图⽚保存下来直接上传(img-MTlyMzrG-1630134046913)(⾯试⼋股
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HTTPS，HTTP/2，WebSocket分别解决了HTTP的什么问题?
HTTPS: 加密传输，保证安全通信
HTTP/2: 解决队头阻塞
WebSocket: 不再使⽤“请求-应答”模式，⽽是全双⼯实时通信
什么是IO多路复⽤?
IO多路复⽤中，多路指的是有多个⽂件描述符fd，复⽤指的是⽤⼀个线程来处理。它实现了⽤⼀个线程监视多个fd，⼀旦有fd就绪，select, epoll这些系统调⽤就会返回，⽤户态线程就可以对这些就绪的fd进⾏相应的读写操作。
它的效率很⾼，因为它由操作系统内核帮我们出就绪的fd，使得我们不必轮询每个fd的read()函数，从⽽避免了频繁切换上下⽂同步异步阻塞⾮阻塞 IO的区别?
同步IO: 调⽤IO函数后等待结果返回
异步IO: 调⽤IO函数后直接返回，等IO完成后会⾃动调⽤回调函数
阻塞IO: 在等待IO结果返回时，会主动让出CPU时间⽚，进⼊阻塞态
⾮阻塞IO: 在等待IO结果返回时，不断轮询直到收到结果
select，poll，epoll的区别?
select只知道有fd就绪，但不知道具体是哪⼏个，需要⽤户⾃⼰遍历到就绪的fd
poll本质上和select没有区别，但是它去除了select只能监听1024个fd的限制
epoll会直接返回已就绪的fd，但是它只能在Linux操作系统上⽤
python并发⽹络库有哪些?

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