计算机网络（一）网络场景
网络分层模型
OSI模型和TCP/IP模型
OSI模型
- 物理层
负责传输比特流，定义物理介质的传输方式、电气特性等（集线器）
- 数据链路层
负责通过物理连接传输数据帧，提供数据的可靠传输和错误检测（网桥、交换机）
网络层与数据链路层都是基于目标地址将数据发送给接收端的，但是网络层负责将整个数据，而数据链路层则只负责发送一个分段内的数据。
- 网络层
数据包的路由和转发（路由器，网络层协议包括IP， 互联网控制消息协议（ICMP)）
- 传输层
提供端到端的数据传输服务，确保数据的可靠传输和流量控制（TCP、UDP）
- 会话层
建立、管理和终止会话连接，处理应用程序之间的通信（会话恢复、会话同步）
- 表示层
处理数据的表示和转换，确保不同系统的数据格式能够互相理解（数据加密，数据压缩）
- 应用层
为用户提供应用程序和网络服务的接口，实现特定应用程序之间的通信（HTTP、FTP、SMTP）
总结：
OSI参考模型共有7层，从上到下分别是应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。
应用层的协议有HTTP、HTTPS，传输层的协议有TCP和UDP，网络层的协议有IP、ICMP、ARP协议
为什么分层
我认为网络分层的好处是，对各个层之间进行了解耦，层一层之间不会产生关联性，比如我们应用层的HTTP协议，从HTTP1.1升级到HTTP2.0的时候，并不会对传输层、网络层等有影响，或者网络层的IPV4协议升级为IPv6协议的时候，也不会影响应用层、传输层。
不过，OSI参考模型只是理论模型，实际上因特网中的网络模型是使用了TCP/IP网络模型，它对OSI参考模型做了简化，把应用层、表示层、会话层统一成了应用层，数据链路层和物理层统一成了网络接口层。
TCP/IP模型
- 网络接口层：
- 功能：负责将数据包发送到物理网络上，处理硬件设备和驱动程序之间的通信。
- 示例设备：网卡、网桥。
- 网络层：
- 功能：负责数据包的路由和转发，实现不同网络之间的通信。网络层的核心协议是IP、ARP、ICMP等协议。IP协议负责寻址和路由，ARP协议负责获取MAC地址，ICMP负责提供诊断功能并报告错误。
- 协议：IP、ARP、ICMP
- 传输层：
- 功能：提供端到端的数据传输服务，确保数据的可靠传输和流量控制。
- 示例协议：TCP、UDP。
- 应用层：
- 功能：为用户提供应用程序和网络服务的接口，实现特定应用程序之间的通信。
- 示例协议：HTTP、FTP、SMTP
包、帧、数据报、段、消息
IP数据报
TCP数据段
网络层以上数据都可以叫包
数据链路传输的是帧
应用协议的数据单位是消息
键入网址场景
输入网址后，期间发生了什么
关键输入网址后涉及的每一个网络协议的工作原理和作用：
HTTP/HTTPS协议->DNS协议->TCP协议->IP协议->ARP协议
- 浏览器会先解析URL，解析出域名、资源路径、端口等信息，然后构造HTTP请求报文。
- 接着进行域名解析，将域名解析为IP地址，会先查系统缓存是否域名信息，如果有就返回IP地址，没有就会查看本地系统host文件有没有域名信息，如果有就返回IP地址，如果没有就去查本地DNS服务器，如果本地DNS服务器缓存中有域名信息，就返回IP地址，否则本地DNS服务器分别去根域名服务器->顶级域名服务器->权威域名服务器询问，最后拿着返回的IP交给浏览器。
- 由于HTTP是基于TCP传输的，所以在发送HTTP请求前，需要进行三次握手，在客户端发送第一次握手的时候，TCP头部会填上SYN标记位，同时填上目标端口和源端口的信息。源端口是浏览器随机生成的，目标端口要看是HTTP还是HTTPS，如果是HTTP默认目标端口是80，如果是HTPS默认是443。
- 然后到网络层，会加上IP头，同时填上目标IP地址和源IP地址。
- 然后到数据链路层，会通过ARP协议，获取路由器的MAC地址，然后会加上MAC头，填上目标MAC地址和源MAC地址。
- 然后到物理层之后，直接把数据包，转发给路由器，路由器再通过下一跳，最终找到目标服务器，然后目标服务器收到客户的SYN报文后，会响应第二次握手。当双方都完成三次握手后，如果是HTTP协议，客户端就会将HTTP请求就会发送给目标服务器；如果是 HTPS协议，客户端还要和服务端进行TLS四次握手之后，客户端才会将HTTP报文发送给目标服务器。
- 目标服务器收到HTTP请求消息后，就返回HTTP响应消息，浏览器会对响应消息进行解祈渲染，呈现给用户。
DNS是如何解析的？属于哪一层的协议
DNS属于应用层的协议，客户端在进行DNS解析之前，会先查看浏览器和操作系统是否有缓存域名对应的IP地址，如果没有就会向本地DNS服务器发出查询请求；
接着本地DNS向根DNS发送查询请求，根DNS服务器收到请求后会返回顶级域名服务器的IP地址；
然后本地DNS服务器再向顶级域名服务器发出查询请求，顶级DNS服务器收到请求后会返回权威域名服务器的IP地址；
然后本地DNS服务器再向权威域名服务器发出查询请求，权威域名服务器收到请求后，就会返回域名对应的IP地址了，最后本地DNS服务器返回查询结果给客户端，同时本地域名服务器把返回的结果保存到缓存，以备下一次使用。
DNS域名解析使用的什么协议
在DNS中，域名解析请求和响应都是基于UDP进行传输的。
UDP是一种无连接的传输层协议，它提供了一种简单的传输机制，适用于对实时性要求较高的应用场景。DNS使用UDP协议进行域名解析是因为域名解析通常是短小而频繁的请求，UDP的无连接特性可以减少建立和断开连接的开销，并提高解析的效率。
UDP对于TCP的缺点是没办法保证数据的可靠传输，针对这个缺陷，可以在应用层实现一个超时重传机制，如果域名解析请求在一定时间内没收到响应，那么就重发域名解析请求。
网络传输场景
如果浏览器没有显示页面有哪些原因
最直接的办法就是抓包，排查的思路大概有：
先确定是服务端的问题，还是客户端的问题。
- 先在客户端确认浏览器是否可以访问其他网站，如果不可以，说明客户端网络自身的问题，然后检查客户端 网络配置（连接wifi正不正常，有没有插网线）；
- 如果可以正常其他网页，说明客户端网络是可以正常上网的。
- 如果客户端网络没问题，就抓包确认DNS是否解析出了IP地址，如果没有解析出来，说明域名写错了，如果解析出了IP地址，抓包确认有没有和服务端建立三次握手：
- 如果没有成功建立三次握手，需要在服务端通过ps确认server进程是否启动了，以及通过netstat命令确认是否监听了端口。
- 如果能成功建立三次握手，并且发出了HTTP请求，但是就是没有显示页面，可以查看服务端返回的响应码：
- 如果是404错误码，检查输入的url是否正确；
- 如果是500，说明服务器此时有问题，这时候就需要去服务器排查日志了；
- 如果是200，可以在浏览器按F12输出前端控制台，看看前端代码有问题导致浏览器没有渲染出页面。
- 如果客户端网络是正常的，但是访问速度很慢，导致很久才显示出来。可以通过ping去确认网络延迟是否正常，如果耗时很严重，可以排查服务器的流量是不是很大，导致超过了带宽上限，产生了丢包的问题。如果网络是正常的，可能要排查接口为什么处理这么久，这里有可能是慢Sql导致的。
客户端TCP连接一个不存在的IP地址的服务端会发生什么
如果访问的IP地址是局域网内的，客户端的内核在发arp请求的时候，广播询问这个目标IP地址是谁的，由于网络中不存在该目标IP地址，所以没有设备应答客户端的arp请求，这时候就会卡在arp协议，客户端的SYN报文是发送不出去的。
如果访问的IP地址不是局域网的，客户端会先将SYN报文发给路由器，然后路由器会继续转发，由于目标IP地址是不存在的，该SYN报文会在网络中消亡，因此客户端是不会收到对SYN报文的确认报文的，接着客户端会触发超时重传，重传SYN报文，直到重传的次数达到最大次数后，客户端的连接就会被释放。
客户端TCP连接一个IP地址存在但是端口不存在的服务端会发生什么
端口不存在的话，代表服务端没有监听这个端口，服务端在收到客户端的SYN报文后，服务端会回RST报文，客户端收到RST报文后，会断开连接。
RST(Reset)报文是TCP(传输控制协议)中的一种重要控制报文，用于终止TCP连接或响应异常情况。
客户端UDP发送一个IP地址存在但是端口不存在报文会发生什么
服务端会回ICMP报文，报告端口不可达
ICMP(Internet ControlMessage Protocol)报文是一种网络协议，用于在IP网络中传输控制消息和错误信息。