Java面试准备之网络知识二

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Java面试准备之网络知识二

OSI与TCP/IP各层的结构与功能,都有哪些协议?

  • 应用层：网络服务与最终用户的一个接口。
  • 表示层：数据的表示、安全、压缩。
  • 会话层：建立、管理、终止会话。
  • 传输层：定义传输数据的协议端口号，以及流控和差错校验。
  • 网络层：进行逻辑地址寻址，实现不同网络之间的路径选择。
  • 数据链路层：建立逻辑连接、进行硬件地址寻址、差错校验等功能。
  • 物理层：建立、维护、断开物理连接。

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【1】物理层：主要定义物理设备标准，如网线的接口类型、光纤的接口类型、各种传输介质的传输速率等。它的主要作用是传输比特流（就是由1、0转化为电流强弱来进行传输,到达目的地后在转化为1、0，也就是我们常说的数模转换与模数转换），这一层的数据叫做比特。

【2】数据链路层：负责物理传输的准备。在物理层提供比特流服务的基础上，建立相邻结点之间的数据链路，通过差错控制提供数据帧（Frame）在信道上无差错的传输，并进行各电路上的动作系列。数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作用包括：物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。在这一层，数据的单位称为帧（frame）。数据链路层协议的代表包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。MAC地址和交换机在这一层。

【3】网络层：在 计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能会经过很多个数据链路，也可能还要经过很多通信子网。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。网络层将数据链路层提供的帧组成数据包，包中封装有网络层包头，其中含有逻辑地址信息- -源站点和目的站点地址的网络地址。如 果你在谈论一个IP地址，那么你是在处理第3层的问题，这是“数据包”问题，而不是第2层的“帧”。IP是第3层问题的一部分，此外还有一些路由协议和地 址解析协议（ARP）。有关路由的一切事情都在这第3层处理。地址解析和路由是3层的重要目的。网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能。在这一层，数据的单位称为数据包（packet）。网络层协议的代表包括：IP、IPX、RIP、OSPF等。负责管理网络地址、定位设备、决定路由，路由器工作在这层。包括用户数据包，路由更新包。

【4】运输层：OSI中最重要的一层，负责分割组合数据，实现端到端的逻辑连接。第4层的数据单元也称作数据包（packets）。但是，当你谈论TCP等具体的协议时又有特殊的叫法，TCP的数据单元称为段 （segments）而UDP协议的数据单元称为“数据报（datagrams）”。这个层负责获取全部信息，因此，它必须跟踪数据单元碎片、乱序到达的 数据包和其它在传输过程中可能发生的危险。第4层为上层提供端到端（最终用户到最终用户）的透明的、可靠的数据传输服务。所为透明的传输是指在通信过程中 传输层对上层屏蔽了通信传输系统的具体细节。传输层协议的代表包括：TCP、UDP、SPX等。

【5】会话层：负责在网络中两个节点间建立、维护、控制会话，区分不同的会话，以及提供单工、半双工、全双工3三种通信模式服务。通过传输层（端口号：传输端口与接收端口）建立数据传输的通路，主要在你的系统之间发起会话或者接受会话请求（设备之间需要互相认识可以是IP也可以是MAC或者是主机名）。NFS、X Windows、RPC都在这一层。

【6】表示层：可确保一个系统的应用层所发送的信息可以被另一个系统的应用层读取。例如，PC程序与另一台计算机进行通信，其中一台计算机使用扩展二一十进制交换码（EBCDIC），而另一台则使用美国信息交换标准码（ASCII）来表示相同的字符。如有必要，表示层会通过使用一种通格式来实现多种数据格式之间的转换。这一层主要解决拥护信息的语法表示问题。它将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法，转换为适合于OSI系统内部使用的传送语法。即提供格式化的表示和转换数据服务。数据的压缩和解压缩， 加密和解密等工作都由表示层负责。

【7】应用层： 是最靠近用户的OSI层，这一层为用户的操作系统或应用程序（例如电子邮件、文件传输和终端仿真）提供网络服务。。应用层协议的代表包括：Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。

在浏览器中输入url地址 ->> 显示主页的过程

总体来说分为以下几个过程:

  1. DNS解析
  2. TCP连接
  3. 发送HTTP请求
  4. 服务器处理请求并返回HTTP报文
  5. 浏览器解析渲染页面
  6. 连接结束

学习链接：https://segmentfault.com/a/1190000006879700

状态码

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HTTP 和 HTTPS 的区别？

  • 端口 ：HTTP 的 URL 由“http://”起始且默认使用端口80，而 HTTPS 的 URL 由“https://”起始且默认使用端口 443。
  • 安全性和资源消耗： HTTP 协议运行在 TCP 之上，所有传输的内容都是明文，客户端和服务器端都无法验证对方的身份。HTTPS 是运行在 SSL/TLS 之上的 HTTP 协议，SSL/TLS 运行在 TCP 之上。所有传输的内容都经过加密，加密采用对称加密，但对称加密的密钥用服务器方的证书进行了非对称加密。所以说，HTTP 安全性没有 HTTPS 高，但是 HTTPS 比 HTTP 耗费更多服务器资源。

对称加密：密钥只有一个，加密解密为同一个密码，且加解密速度快，典型的对称加密算法有DES、AES等；

非对称加密：密钥成对出现（且根据公钥无法推知私钥，根据私钥也无法推知公钥），加密解密使用不同密钥（公钥加密需要私钥解密，私钥加密需要公钥解密），相对对称加密速度较慢，典型的非对称加密算法有RSA、DSA等。

HTTP 长连接,短连接

在 HTTP/1.0 中默认使用短连接。也就是说，客户端和服务器每进行一次 HTTP 操作，就建立一次连接，任务结束就中断连接。当客户端浏览器访问的某个 HTML 或其他类型的 Web 页中包含有其他的 Web 资源（如 JavaScript 文件、图像文件、CSS 文件等），每遇到这样一个 Web 资源，浏览器就会重新建立一个 HTTP 会话。

而从 HTTP/1.1 起，默认使用长连接，用以保持连接特性。使用长连接的 HTTP 协议，会在响应头加入这行代码：

Connection:keep-alive

在使用长连接的情况下，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，客户端再次访问这个服务器时，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。实现长连接需要客户端和服务端都支持长连接。

HTTP 协议的长连接和短连接，实质上是 TCP 协议的长连接和短连接。

HTTP 是不保存状态的协议,如何保存用户状态?

HTTP 是一种不保存状态，即无状态（stateless）的协议。也就是说 HTTP 协议自身不对请求和响应之间的通信状态进行保存。那么如何保存用户状态呢？Session 机制的存在就是为了解决这个问题，Session 的主要作用就是通过服务端记录用户的状态。典型的场景是购物车，当你要添加商品到购物车的时候，系统不知道是哪个用户操作的，因为 HTTP 协议是无状态的。服务端给特定的用户创建特定的 Session 之后就可以标识这个用户并且跟踪这个用户了（一般情况下，服务器会在一定时间内保存这个 Session，过了时间限制，就会销毁这个 Session）。

在服务端保存 Session 的方法很多，最常用的就是内存和数据库(比如是使用内存数据库 redis 保存)。既然 Session 存放在服务器端，那么我们如何实现 Session 跟踪呢？大部分情况下，我们都是通过在 Cookie 中附加一个 Session ID 的方式来跟踪。

那如果 Cookie 被禁用怎么办?

最常用的就是利用 URL 重写把 Session ID 直接附加在URL路径的后面。

Cookie的作用是什么?和Session有什么区别？

Cookie 和 Session 都是用来跟踪浏览器用户身份的会话方式，但是两者的应用场景不太一样。

Cookie 一般用来保存用户信息。 比如①我们在 Cookie 中保存已经登录过的用户信息，下次访问网站的时候，页面可以自动帮你把登录的一些基本信息给填了；②一般的网站都会有保持登录也就是说下次你再访问网站的时候就不需要重新登录了，这是因为用户登录的时候我们可以存放了一个 Token 在 Cookie 中，下次登录的时候只需要根据 Token 值来查找用户即可(为了安全考虑，重新登录一般要将 Token 重写)；③登录一次网站后访问网站其他页面不需要重新登录。

Session 的主要作用就是通过服务端记录用户的状态。 典型的场景是购物车，当你要添加商品到购物车的时候，系统不知道是哪个用户操作的，因为 HTTP 协议是无状态的。服务端给特定的用户创建特定的 Session 之后就可以标识这个用户并且跟踪这个用户了。

Cookie 数据保存在客户端(浏览器端)，Session 数据保存在服务器端。

Cookie 存储在客户端中，而Session存储在服务器上，相对来说 Session 安全性更高。如果要在 Cookie 中存储一些敏感信息，不要直接写入 Cookie 中，最好能将 Cookie 信息加密然后使用到的时候再去服务器端解密。

HTTP 1.0 和 HTTP 1.1 的主要区别是什么?

HTTP1.0最早在网页中使用是在1996年，那个时候只是使用一些较为简单的网页上和网络请求上，而 HTTP1.1则在1999年才开始广泛应用于现在的各大浏览器网络请求中，同时 HTTP1.1也是当前使用最为广泛的 HTTP 协议。 主要区别主要体现在：

  1. 长连接 : 在HTTP/1.0中，默认使用的是短连接，也就是说每次请求都要重新建立一次连接。HTTP 是基于TCP/IP协议的,每一次建立或者断开连接都需要三次握手四次挥手的开销，如果每次请求都要这样的话，开销会比较大。因此最好能维持一个长连接，可以用个长连接来发多个请求。HTTP 1.1起，默认使用长连接 ,默认开启Connection： keep-alive。 HTTP/1.1的持续连接有非流水线方式和流水线方式 。流水线方式是客户在收到HTTP的响应报文之前就能接着发送新的请求报文。与之相对应的非流水线方式是客户在收到前一个响应后才能发送下一个请求。
  2. 错误状态响应码 :在HTTP1.1中新增了24个错误状态响应码，如409（Conflict）表示请求的资源与资源的当前状态发生冲突；410（Gone）表示服务器上的某个资源被永久性的删除。
  3. 缓存处理 :在HTTP1.0中主要使用header里的If-Modified-Since,Expires来做为缓存判断的标准，HTTP1.1则引入了更多的缓存控制策略例如Entity tag，If-Unmodified-Since, If-Match, If-None-Match等更多可供选择的缓存头来控制缓存策略。
  4. 带宽优化及网络连接的使用 :HTTP1.0中，存在一些浪费带宽的现象，例如客户端只是需要某个对象的一部分，而服务器却将整个对象送过来了，并且不支持断点续传功能，HTTP1.1则在请求头引入了range头域，它允许只请求资源的某个部分，即返回码是206（Partial Content），这样就方便了开发者自由的选择以便于充分利用带宽和连接。

HTTP请求头包含哪些主要信息？

Accept：浏览器可接受的MIME类型。比如 application/json, text/plain
Accept-Charset：浏览器可接受的字符集。utf-8
Accept-Encoding：浏览器能够进行解码的数据编码方式，比如gzip。
Accept-Language：浏览器所希望的语言种类，当服务器能够提供一种以上的语言版本时要用到。zh-CN,zh
Authorization：授权信息，通常出现在对服务器发送的WWW-Authenticate头的应答中。
Connection：表示是否需要持久连接。如果Servlet看到这里的值为“Keep-Alive”，或者看到请求使用的是HTTP 1.1（HTTP 1.1默认进行持久连接），它就可以利用持久连接的优点，当页面包含多个元素时（例如Applet，图片），显著地减少下载所需要的时间。要实现这一点，Servlet需要在应答中发送一个Content-Length头，最简单的实现方法是：先把内容写入ByteArrayOutputStream，然后在正式写出内容之前计算它的大小。
Content-Length：表示请求消息正文的长度。
Cookie：设置cookie,这是最重要的请求头信息之一
From：请求发送者的email地址，由一些特殊的Web客户程序使用，浏览器不会用到它。
Host：初始URL中的主机和端口。
If-Modified-Since：只有当所请求的内容在指定的日期之后又经过修改才返回它，否则返回304“Not Modified”应答。
Pragma：指定“no-cache”值表示服务器必须返回一个刷新后的文档，即使它是代理服务器而且已经有了页面的本地拷贝。
Referer：包含一个URL，用户从该URL代表的页面出发访问当前请求的页面。
User-Agent：浏览器类型，如果Servlet返回的内容与浏览器类型有关则该值非常有用。

参考文献：HTTP 请求头字段大全| HTTP Request Headers

HTTP请求为什么会发生两次？

自后台restful接口流行开来，请求了两次的情况（options请求）越来越普遍。

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为什么发生两次请求

http的请求方式，包括OPTIONS、GET、HEAD、POST、PUT、DELETE、TRACE和CONNECT等八种请求方式。其中，get与post只是我们常用的请求方式。

我们能在图一里看到，第一条的请求方式为options，第二条请求，才是我们预想中的请求。所以为什么发生两条请求的原因就变成了为什么发生options请求。

options请求

options请求的官方定义：OPTIONS方法是用于请求获得由Request-URI标识的资源在请求/响应的通信过程中可以使用的功能选项。通过这个方法，客户端可以在采取具体资源请求之前，决定对该资源采取何种必要措施，或者了解服务器的性能。

用白话说就是：在发生正式的请求之前，先进行一次预检请求。看服务端返回一些信息，浏览器拿到之后，看后台是否允许进行访问。

如何产生options请求：

产生options请求的原因包括以下几条：

1：产生了复杂请求。复杂请求对应的就是简单请求。简单请求的定义是：

  1. 请求方法是GET、HEAD或者POST，并且当请求方法是POST时，Content-Type必须是 application/x-www-form-urlencoded, multipart/form-data 或着text/plain中的一个值。

  2. 请求中没有自定义HTTP头部。

    所谓的自定义头部，在实际的项目里，我们经常会遇到需要在header头部加上一些token或者其他的用户信息，用来做用户信息的校验。

2：发生了跨域。

options请求有什么作用

只要是带自定义header的跨域请求，在发送真实请求前都会先发送OPTIONS请求，浏览器根据OPTIONS请求返回的结果来决定是否继续发送真实的请求进行跨域资源访问。所以复杂请求肯定会两次请求服务端。

options请求如何避免

其实通过以上的分析，我们能得出以下解决方案：

1：使用代理，避开跨域。

2：将复杂跨域请求更改为简单跨域请求。

3：不使用带自定义配置的header头部，用户信息验证可以使用 cookie。

什么是跨域？为什么会产生跨域？

跨域，指的是浏览器不能执行其他网站的脚本。它是由浏览器的同源策略造成的，是浏览器对JavaScript施加的安全限制。

所谓同源是指，域名，协议，端口均相同，不明白没关系，举个栗子：

http://www.123.com/index.html 调用 http://www.123.com/server.PHP （非跨域）

http://www.123.com/index.html 调用 http://www.456.com/server.php （主域名不同:123/456，跨域）

http://abc.123.com/index.html 调用 http://def.123.com/server.php （子域名不同:abc/def，跨域）

http://www.123.com:8080/index.html 调用 http://www.123.com:8081/server.php （端口不同:8080/8081，跨域）

http://www.123.com/index.html 调用 https://www.123.com/server.php （协议不同:http/https，跨域）

请注意：localhost和127.0.0.1虽然都指向本机，但也属于跨域。

浏览器执行javascript脚本时，会检查这个脚本属于哪个页面，如果不是同源页面，就不会被执行。

解决方法

1、JSONP：使用方式就不赘述了，但是要注意JSONP只支持GET请求，不支持POST请求。

2、代理

3、通过CORS解决AJAX跨域

4、通过设置Access-Control-Allow-Origin

参考文献：跨域问题出现原因和解决方案

不要再问我跨域的问题了

POST和GET请求的区别

请求参数：GET请求参数是通过URL传递的，多个参数以&连接，POST请求放在request body中。

请求缓存：GET请求会被缓存，而POST请求不会，除非手动设置。

收藏为书签：GET请求支持，POST请求不支持。

安全性：POST比GET安全，GET请求在浏览器回退时是无害的，而POST会再次请求。

历史记录：GET请求参数会被完整保留在浏览历史记录里，而POST中的参数不会被保留。

编码方式：GET请求只能进行url编码，而POST支持多种编码方式。

对参数的数据类型：GET只接受ASCII字符，而POST没有限制。

请求参数长度限制：GET请求长度最多1024kb，POST对请求数据没有限制

关于此点，在HTTP协议中没有对URL长度进行限制，这个限制是不同的浏览器及服务器由于有不同的规范而带来的限制。

参考文献：https://segmentfault.com/a/1190000023940344

本文作者为hresh，转载请注明。

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