计算机网络基础
OSI 七层模型是什么？每一层的作用是什么？
OSI 七层模型 是国际标准化组织提出的一个网络分层模型，其大体结构以及每一层提供的功能如下图所示：
每一层都专注做一件事情，并且每一层都需要使用下一层提供的功能比如传输层需要使用网络层提供的路由和寻址功能，这样传输层才知道把数据传输到哪里去。
OSI 的七层体系结构概念清楚，理论也很完整，但是它比较复杂而且不实用，而且有些功能在多个层中重复出现。
上面这种图可能比较抽象，再来一个比较生动的图片。下面这个图片是我在国外的一个网站上看到的，非常赞！
TCP/IP 四层模型是什么？每一层的作用是什么？
TCP/IP 四层模型 是目前被广泛采用的一种模型,我们可以将 TCP / IP 模型看作是 OSI 七层模型的精简版本，由以下 4 层组成：
- 应用层
- 传输层
- 网络层
- 网络接口层
需要注意的是，我们并不能将 TCP/IP 四层模型 和 OSI 七层模型完全精确地匹配起来，不过可以简单将两者对应起来，如下图所示：
关于每一层作用的详细介绍，请看 OSI 和 TCP/IP 网络分层模型详解（基础） 这篇文章。
为什么网络要分层？
说到分层，我们先从我们平时使用框架开发一个后台程序来说，我们往往会按照每一层做不同的事情的原则将系统分为三层（复杂的系统分层会更多）:
- Repository（数据库操作）
- Service（业务操作）
- Controller（前后端数据交互）
复杂的系统需要分层，因为每一层都需要专注于一类事情。网络分层的原因也是一样，每一层只专注于做一类事情。
好了，再来说回：“为什么网络要分层？”。我觉得主要有 3 方面的原因：
- 各层之间相互独立：各层之间相互独立，各层之间不需要关心其他层是如何实现的，只需要知道自己如何调用下层提供好的功能就可以了（可以简单理解为接口调用）。这个和我们对开发时系统进行分层是一个道理。
- 提高了灵活性和可替换性：每一层都可以使用最适合的技术来实现，你只需要保证你提供的功能以及暴露的接口的规则没有改变就行了。并且，每一层都可以根据需要进行修改或替换，而不会影响到整个网络的结构。这个和我们平时开发系统的时候要求的高内聚、低耦合的原则也是可以对应上的。
- 大问题化小：分层可以将复杂的网络问题分解为许多比较小的、界线比较清晰简单的小问题来处理和解决。这样使得复杂的计算机网络系统变得易于设计，实现和标准化。 这个和我们平时开发的时候，一般会将系统功能分解，然后将复杂的问题分解为容易理解的更小的问题是相对应的，这些较小的问题具有更好的边界（目标和接口）定义。
我想到了计算机世界非常非常有名的一句话，这里分享一下：
计算机科学领域的任何问题都可以通过增加一个间接的中间层来解决，计算机整个体系从上到下都是按照严格的层次结构设计的。
常见网络协议
应用层有哪些常见的协议？
- HTTP（Hypertext Transfer Protocol，超文本传输协议）：基于 TCP 协议，是一种用于传输超文本和多媒体内容的协议，主要是为 Web 浏览器与 Web 服务器之间的通信而设计的。当我们使用浏览器浏览网页的时候，我们网页就是通过 HTTP 请求进行加载的。
- SMTP（Simple Mail Transfer Protocol，简单邮件发送协议）：基于 TCP 协议，是一种用于发送电子邮件的协议。注意 ⚠️：SMTP 协议只负责邮件的发送，而不是接收。要从邮件服务器接收邮件，需要使用 POP3 或 IMAP 协议。
- POP3/IMAP（邮件接收协议）：基于 TCP 协议，两者都是负责邮件接收的协议。IMAP 协议是比 POP3 更新的协议，它在功能和性能上都更加强大。IMAP 支持邮件搜索、标记、分类、归档等高级功能，而且可以在多个设备之间同步邮件状态。几乎所有现代电子邮件客户端和服务器都支持 IMAP。
- FTP（File Transfer Protocol，文件传输协议） : 基于 TCP 协议，是一种用于在计算机之间传输文件的协议，可以屏蔽操作系统和文件存储方式。注意 ⚠️：FTP 是一种不安全的协议，因为它在传输过程中不会对数据进行加密。建议在传输敏感数据时使用更安全的协议，如 SFTP。
- Telnet（远程登陆协议）：基于 TCP 协议，用于通过一个终端登陆到其他服务器。Telnet 协议的最大缺点之一是所有数据（包括用户名和密码）均以明文形式发送，这有潜在的安全风险。这就是为什么如今很少使用 Telnet，而是使用一种称为 SSH 的非常安全的网络传输协议的主要原因。
- SSH（Secure Shell Protocol，安全的网络传输协议）：基于 TCP 协议，通过加密和认证机制实现安全的访问和文件传输等业务
- RTP（Real-time Transport Protocol，实时传输协议）：通常基于 UDP 协议，但也支持 TCP 协议。它提供了端到端的实时传输数据的功能，但不包含资源预留存、不保证实时传输质量，这些功能由 WebRTC 实现。
- DNS（Domain Name System，域名管理系统）: 基于 UDP 协议，用于解决域名和 IP 地址的映射问题。
传输层有哪些常见的协议？
- TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议 ）：提供 面向连接 的，可靠 的数据传输服务。
- UDP（User Datagram Protocol，用户数据协议）：提供 无连接 的，尽最大努力 的数据传输服务（不保证数据传输的可靠性），简单高效。
网络层有哪些常见的协议？
- IP（Internet Protocol，网际协议）：TCP/IP 协议中最重要的协议之一，属于网络层的协议，主要作用是定义数据包的格式、对数据包进行路由和寻址，以便它们可以跨网络传播并到达正确的目的地。目前 IP 协议主要分为两种，一种是过去的 IPv4，另一种是较新的 IPv6，目前这两种协议都在使用，但后者已经被提议来取代前者。
- ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）：ARP 协议解决的是网络层地址和链路层地址之间的转换问题。因为一个 IP 数据报在物理上传输的过程中，总是需要知道下一跳（物理上的下一个目的地）该去往何处，但 IP 地址属于逻辑地址，而 MAC 地址才是物理地址，ARP 协议解决了 IP 地址转 MAC 地址的一些问题。
- ICMP（Internet Control Message Protocol，互联网控制报文协议）：一种用于传输网络状态和错误消息的协议，常用于网络诊断和故障排除。例如，Ping 工具就使用了 ICMP 协议来测试网络连通性。
- NAT（Network Address Translation，网络地址转换协议）：NAT 协议的应用场景如同它的名称——网络地址转换，应用于内部网到外部网的地址转换过程中。具体地说，在一个小的子网（局域网，LAN）内，各主机使用的是同一个 LAN 下的 IP 地址，但在该 LAN 以外，在广域网（WAN）中，需要一个统一的 IP 地址来标识该 LAN 在整个 Internet 上的位置。
- OSPF（Open Shortest Path First，开放式最短路径优先）：一种内部网关协议（Interior Gateway Protocol，IGP），也是广泛使用的一种动态路由协议，基于链路状态算法，考虑了链路的带宽、延迟等因素来选择最佳路径。
- RIP(Routing Information Protocol，路由信息协议）：一种内部网关协议（Interior Gateway Protocol，IGP），也是一种动态路由协议，基于距离向量算法，使用固定的跳数作为度量标准，选择跳数最少的路径作为最佳路径。
- BGP（Border Gateway Protocol，边界网关协议）：一种用来在路由选择域之间交换网络层可达性信息（Network Layer Reachability Information，NLRI）的路由选择协议，具有高度的灵活性和可扩展性。
HTTP
从输入 URL 到页面展示到底发生了什么？（非常重要）
类似的问题：打开一个网页，整个过程会使用哪些协议？
先来看一张图（来源于《图解 HTTP》）：
上图有一个错误需要注意：是 OSPF 不是 OPSF。 OSPF（Open Shortest Path First，ospf）开放最短路径优先协议, 是由 Internet 工程任务组开发的路由选择协议
总体来说分为以下几个步骤:
- 在浏览器中输入指定网页的 URL。
- 浏览器通过 DNS 协议，获取域名对应的 IP 地址。
- 浏览器根据 IP 地址和端口号，向目标服务器发起一个 TCP 连接请求。
- 浏览器在 TCP 连接上，向服务器发送一个 HTTP 请求报文，请求获取网页的内容。
- 服务器收到 HTTP 请求报文后，处理请求，并返回 HTTP 响应报文给浏览器。
- 浏览器收到 HTTP 响应报文后，解析响应体中的 HTML 代码，渲染网页的结构和样式，同时根据 HTML 中的其他资源的 URL（如图片、CSS、JS 等），再次发起 HTTP 请求，获取这些资源的内容，直到网页完全加载显示。
- 浏览器在不需要和服务器通信时，可以主动关闭 TCP 连接，或者等待服务器的关闭请求。
HTTP 状态码有哪些？
HTTP 常见状态码总结
HTTP 状态码用于描述 HTTP 请求的结果，比如 2xx 就代表请求被成功处理。
常见 HTTP 状态码
1xx Informational（信息性状态码）
相比于其他类别状态码来说，1xx 你平时你大概率不会碰到，所以这里直接跳过。
2xx Success（成功状态码）
- 200 OK：请求被成功处理。例如，发送一个查询用户数据的 HTTP 请求到服务端，服务端正确返回了用户数据。这个是我们平时最常见的一个 HTTP 状态码。
- 201 Created：请求被成功处理并且在服务端创建了
一个新的资源。例如，通过 POST 请求创建一个新的用户。- 202 Accepted：服务端已经接收到了请求，但是还未处理。例如，发送一个需要服务端花费较长时间处理的请求（如报告生成、Excel 导出），服务端接收了请求但尚未处理完毕。
- 204 No Content：服务端已经成功处理了请求，但是没有返回任何内容。例如，发送请求删除一个用户，服务器成功处理了删除操作但没有返回任何内容。
这里格外提一下 204 状态码，平时学习/工作中见到的次数并不多。
HTTP RFC 2616 对 204 状态码的描述如下：
简单来说，204 状态码描述的是我们向服务端发送 HTTP 请求之后，只关注处理结果是否成功的场景。也就是说我们需要的就是一个结果：true/false。
举个例子：你要追一个女孩子，你问女孩子：“我能追你吗？”，女孩子回答：“好！”。我们把这个女孩子当做是服务端就很好理解 204 状态码了。
3xx Redirection（重定向状态码）
- 301 Moved Permanently：资源被永久重定向了。比如你的网站的网址更换了。
- 302 Found：资源被临时重定向了。比如你的网站的某些资源被暂时转移到另外一个网址。
4xx Client Error（客户端错误状态码）
- 400 Bad Request：发送的 HTTP 请求存在问题。比如请求参数不合法、请求方法错误。
- 401 Unauthorized：未认证却请求需要认证之后才能访问的资源。
- 403 Forbidden：直接拒绝 HTTP 请求，不处理。一般用来针对非法请求。
- 404 Not Found：你请求的资源未在服务端找到。比如你请求某个用户的信息，服务端并没有找到指定的用户。
- 409 Conflict：表示请求的资源与服务端当前的状态存在冲突，请求无法被处理。
5xx Server Error（服务端错误状态码）
- 500 Internal Server Error：服务端出问题了（通常是服务端出 Bug 了）。比如你服务端处理请求的时候突然抛出异常，但是异常并未在服务端被正确处理。
- 502 Bad Gateway：我们的网关将请求转发到服务端，但是服务端返回的却是一个错误的响应。