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1. TCP/IP 四层模型是什么？
- TCP/IP四层模型是一个基于实际网络通信的分层协议模型，主要用于描述互联网通信协议的体系结构。
- 它将网络通信过程分为四个层次，分别为：网络接口层、互联网层（网络层）、传输层、应用层。
网络接口层
- 负责在计算机和网络硬件之间传输数据。
- 负责在物理网络上发送和接受数据帧，包括以太网、Wi-Fi 等协议。
- 典型协议
- Ethernet（以太网）
- PPP（点对点协议）
- ARP（地址解析协议）
互联网层（网络层）
- 负责将数据包从源地址传递到目标地址。
- 通过 IP 协议提供数据包和路由的转发。
- 实现不同网络之间的数据传输和路由选择。
- 典型协议
- IP（互联网协议）
- IPv4（IP协议第4版）
- IPv6（IP协议第6版）
- ICMP（互联网控制消息协议）
- IGMP（互联网组管理协议）
- IP（互联网协议）
传输层
- 负责在两个主机之间提供端到端的数据传输服务（通信服务）。
- 负责数据的分段、传输和重组，确保数据可靠性。
- 典型协议
- TCP（传输控制协议）
- 面向连接，提供可靠的数据传输。
- UDP（用户数据报协议）
- 面向无连接，提供快速但不可靠的数据传输。
- TCP（传输控制协议）
应用层
- 通过各种协议提供网络应用程序的功能。
- 为用户提供应用程序接口，直接与用户交互，支持网络应用程序和服务的实现。
- 典型协议
- HTTP/HTTPS（超文本传输协议/安全超文本传输协议）
- FTP（文件传输协议）
- SMTP（简单邮件传输协议）
- DNS（域名系统）
- SSH（安全外壳协议）
分层的优点
- 简化设计与实现
- 通过将网络功能分解为不同的层，每一层只负责特定的任务，且只和相邻的上下层进行交互，简化了设计和实现的复杂性。
- 模块化
- 每一层可以独立发展和优化，不同层次之间通过标准接口记性通信，便于各层的更新和替换。
- 互操作性
- 明确定义每个层次之间的接口和协议，不同厂商或组织开发的网络设备和软件可以相互兼容，使得不同的网络设备和系统能够在不同的层次上进行无缝互操作，提升了网络的兼容性。
- 故障隔离
- 每个层次都有自己的错误检测、纠错和恢复机制，且分层结构能够帮助网络工程师定位问题所在的层次，从而更快地进行故障排除。
应用层主要包头信息和单位
- 包头信息主要字段
- HTTP：
Host（目标主机）、User-Agent（客户端类型）、Content-Length（内容长度）等。 - DNS：
Transaciton ID（事务 ID ）、Flags（标识符）、Query / Response（查询 / 标识响应）等。
- HTTP：
- 数据单位
- 数据（Data）
传输层主要包头信息和单位
- 包头信息主要字段
- TCP：
Source Port（源端口）、Destination Port（目的端口）、Sequence Number（序列号）、Acknowledgment Number（确认号）、Flags（控制标志）等。 - UDP：
Source Port（源端口）、Destination Port（目的端口）、Length（数据包长度）、Checksum（校验和）等。
- TCP：
- 数据单位
- 报文段（Segment）
网络层主要包头信息和单位
- 包头信息主要字段
- IP ：
Source IP Address（源 IP 地址）、Destination IP Address（目的 IP 地址）、TTL（生存时间）、Protocol（上层协议类型）等。
- IP ：
- 数据单位
- 数据包（Packet）
网络接口层主要包头信息和单位
- 包头信息主要字段
- 以太网 ：
Source MAC Address（源 MAC 地址）、Destination MAC Address（目的 MAC 地址）、Type（上层协议类型）等。
- 以太网 ：
- 数据单位
- 帧（Frame）
2. Cookie、Session、Token 之间有什么区别？
Cookie
- 存储位置：存储在客户端（浏览器）。
- 数据格式：键值对，最大大小约为4KB。
- 生命周期
- 会话Cookie：浏览器关闭后失效。
- 持久Cookie：设置
Expires或Max-Age后可长期存储。
- 安全性
- 可设置
HttpOnly标记，防止JavaScript访问。 - 可设置
Secure标记，仅通过HTTPS传输。
- 可设置
- 作用域：可设置
Domain和Path限定适用范围。 - 主要用途：
- 存储用户偏好设置（如主题、语言）。
- 保持用户登录状态、跟踪用户行为。
- 保存会话标识符（如
Session ID）以维持用户会话。
Session
- 存储位置：数据存储在服务器端，客户端只存储一个
Session ID（通常通过Cookie传递）。 - 数据管理：会话数据存储在服务器内存或数据库中。
- 生命周期：通常与用户会话绑定，用户关闭浏览器或Session超时后失效。
- 安全性：比Cookie更安全，敏感数据不会暴露给客户端。
- 依赖Cookie：通过Cookie传递
Session ID，无Cookie时可通过URL参数传递。 - 典型用途
- 服务器端会话状态管理。
- 存储用户的临时状态信息（如购物车、登录状态等）。
Token
- 存储位置：通常存储在客户端（浏览器的本地存储或会话存储，也可以通过Cookie传递）。
- 数据格式：常用
JWT（JSON Web Token），由Header、Payload和Signature组成。 - 自包含性：Token自身包含认证信息，无需依赖服务器存储会话状态（即无状态）。
- 安全性
- 加密性：可签名或加密，防止篡改。
- 不应直接暴露敏感信息。
- 生命周期
- Access Token（短生命周期）。
- Refresh Token（用于刷新Access Token，有较长生命周期）。
- 典型用途
- 无状态认证和授权。
- 分布式系统中的用户认证和授权。
表格对比
| 特性 | Cookie | Session | Token |
|---|---|---|---|
| 存储位置 | 客户端 （浏览器） | 服务器端 （Session ID在客户端） | 客户端 （可选：Cookie或LocalStorage） |
| 存储数据 | 小量数据（4KB） | 任意复杂数据 | 编码后的认证信息 |
| 状态管理 | 无状态 | 有状态 | 无状态 |
| 安全性 | 易被劫持 （需配合安全措施） | 更安全 | 相对安全 （需保护Token不泄露） |
| 适用场景 | 用于保存用户偏好设置、Session ID、记住登录状态等小型数据 小型数据存储、标识用户 客户端状态的简单存储和跟踪 | 用于需要存储用户状态的场景，比如购物车、短期登录会话 短期用户会话 服务器端的复杂状态管理 特别是需要存储大量会话数据时 | 分布式认证、API接口调用无状态的认证和授权 特别是在分布式和跨域环境下 |
3. 从网络角度来看，用户从输入网址到网页显示，期间发生了什么？
- 浏览器解析 URL
- 浏览器会解析 URL ，根据请求信息生成对应的 HTTP 请求报文。
- DNS 解析
- 请求需要知晓浏览器对应的 IP 地址才能通信。
- 浏览器会先检查本地缓存、操作系统缓存、路由器缓存
- 如果命中 IP 缓存，则直接使用。
- 如果未命中 IP 缓存，浏览器向配置的 DNS 服务器发送查询请求， DNS 服务器递归查询，最终返回 IP 地址（如
192.0.2.1）。
- TCP 或 UDP
- 浏览器会调用 Socket 库委托协议栈工作，根据指定的情况选择 TCP 或 UDP 。
- 如果使用 TCP ，需要通过三次握手与服务端建立连接，然后才能发送数据。
- 此时得到了封装了 HTTP 数据的 TCP 数据包。
- IP
- 在 TCP 数据包的基础上，再封装源地址 IP 和目标地址 IP 等信息，得到网络包。
- 有了 IP 就能在多个网络节点中确定数据包的传输路径，最终能找到目标服务器。
- MAC
- 得到网络包之后，需要在 IP 头部的前面加上 MAC 头部，封装发送方 MAC 地址。
- MAC 用来确保子网内设备两点之间的通信寻址（IP 是多个网络节点的传输寻址）。
- 网卡
- 这时，网络包还是存储在内存中的二进制数据。
- 网卡把二进制数据转换为电信号，通过网线进行传输。
- 交换机
- 通过网线会连接到交换机，交换机是二层网络设备。
- 交换机工作在 MAC 层，它会根据数据包中的 MAC 头找到另一个设备连接在交换机的哪个端口，然后传输。
- 如果找不到对应的端口，则会向交换机上的除源端口外的所有端口广播。
- 路由器
- 路由器是三层网络设备（包含 IP 层），也是用于进行转发。
- 利用路由器，数据在不同网络节点之间转发，最后到达服务器。
- 层层验证
- 服务器确认 MAC 地址匹配、 IP 地址匹配。
- 如果是 TCP 协议，就看看序列号是否匹配，若匹配根据端口找到对应的监听进程，此时服务器上对应的应用就接收到了数据。
- 服务器处理
- 服务器在收到请求后，处理响应的业务逻辑，生成 HTTP 响应。
- 这期间可能涉及到读取数据库、访问文件系统等。
- 最终会生成响应给客户端（一层层的封装 TCP 、 IP 、 MAC 等头部数据，得到最终传输的数据包），从网卡到交换机到路由器…
- 浏览器接收响应并渲染页面
- 经过多个路由器的转发后，浏览器最终会接收到服务器响应的数据，进行页面渲染。