编程
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网络

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IP 地址

IPv4 地址由 4 个字节组成的，每个字节是 8 位二进制数，总计 32 位，每个字节对应十进制的 0 到 255。例如，192.168.0.1 的二进制表示形式是：11000000 10101000 00000000 00000101。

A 类，10.0.0.0-10.255.255.255（10.0.0.0/8）
B 类，172.16.0.0-172.31.255.255（172.16.0.0/12）
C 类，192.168.0.0-192.168.255.255（192.168.0.0/16）

192.168.0.0/16 等同于 192.168.0.0-192.168.255.255，其中 16 表示网络掩码的长度，前 16 位是网络地址，后面的 16 位是主机地址，可提供 65536 个 IP。

192.168.0.0/24 等同于 192.168.0.0-192.168.0.255，其中 24 表示网络掩码的长度，前 24 位是网络地址，后面的 8 位是主机地址，可提供 256 个 IP。

192.168.0.1/32 等同于 192.168.0.1，其中 32 表示网络掩码的长度，32 位全部是网络地址，表示具体的主机地址。

分层模型

TCP/IP 模型

TCP/IP模型

ISO/OSI 模型

OSI模型

TCP 三次握手、四次挥手

TCP 三次握手是建立 TCP 连接的过程，确保通信双方之间的可靠性和同步性。下面是 TCP 三次握手的步骤：

  1. 第一次握手（SYN）：客户端向服务器发送一个 SYN（同步）报文段。这个报文段中包含了初始序列号（ISN）和设置 SYN 标志位，表示客户端请求建立连接。
  2. 第二次握手（SYN + ACK）：服务器收到客户端的 SYN 报文段后，确认序列号，并发送一个带有 SYN 和 ACK（确认）标志位的报文段作为响应。服务器端也会为自己的初始序列号生成一个随机的 ISN。
  3. 第三次握手（ACK）：客户端收到服务器的 SYN + ACK 报文段后，确认序列号并发送一个带有 ACK 标志位的报文段给服务器。这个报文段的序列号是服务器发送的 SYN 报文段的确认序列号加 1，表示客户端已经接受到了服务器的确认，并告知服务器连接已建立。

完成三次握手后，TCP 连接就建立起来了，双方可以开始进行数据的传输，最终通过四次挥手释放 TCP 连接。

TCP

三次握手的过程是为了确保客户端和服务器都同意建立连接，并且双方都知道对方的序列号，以便在数据传输过程中通过序列号进行可靠的顺序传送和数据确认。如果在握手过程中任何一方没有收到确认，或者超时没有收到回复，就会触发重新发送握手报文的过程，直到建立连接成功或达到一定的重试次数。

TCP

TIME_WAIT

问题：当大量的连接处于 time_wait 时，占用端口不释放，新建立 TCP 连接会出错，address already in use : connect

原因：HTTP 请求中，如果 connection 头部被设置为 close 时，基本都由 服务端 发起主动关闭连接。发起主动关闭连接 的一端，会进入 time_wait 状态。TCP 四次挥手关闭连接机制中，为了保证 ACK 重发和丢弃延迟数据，设置 time_wait 为 2 倍的 MSL（报文最大存活时间，MSL 为 2 分钟）。

解决：

  1. 客户端 HTTP 请求的头部，connection 设置为 keep-alive，保持存活一段时间。现在的浏览器，一般默认这么设置。
  2. 服务器端 允许 time_wait 状态的 socket 被重用。
  3. 服务器端 缩减 time_wait 时间，设置为 1 MSL。

顺序传输、延迟 ACK

连接建立后，发送方将数据切割，并且在头部分配了序列号。接收方收到的数据包顺序可能乱，需要根据序列号排序，因此接收方并不会立即回复 ACK，而是由定时器每隔 200ms 检查是否需要发送。

延迟同时还可以节省网络流量，连续收到多个相同包只需回复一次。如果接收方有数据发送，还可以带上 ACK。

流量控制

如果发送方数据发送过快，接收方就可能来不及接收，造成数据丢失。流量控制（flow control）就是让发送方的发送速率不要太快，要让接收方来得及接收。

利用滑动窗口机制可以很方便地在 TCP 连接上实现发送方流量控制。通过接收方的确认报文中的窗口字段，发送方能够准确地控制发送字节数。

拥塞控制

计算机网络处在一个共享的环境中，可能会发生网络拥堵，导致延迟、丢包，这时 TCP 就会重传数据，但是重传会导致网络的负担更重，会加剧延迟、丢包问题。

拥塞控制是避免发送方的数据填满整个网络。为了在发送方调节所要发送数据的数据量，定义了⼀个叫做 拥塞窗口 的概念。拥塞窗口 cwnd 是发送方维护的⼀个的状态变量，它会根据网络的拥塞程度动态变化。

拥塞控制算法

  1. 慢启动：⼀点⼀点的提高发送数据包的数量。规则：发送方每收到⼀个 ACK，拥塞窗⼝ cwnd 的大小就会加 1。
  2. 拥塞避免：当拥塞窗口 cwnd 超过慢启动门限 ssthresh 就会进⼊拥塞避免算法。规则：每收到⼀个 ACK 时，cwnd 增加 1/cwnd。
  3. 快重传：当接收方发现丢了⼀个中间包的时候，发送三次前⼀个包的 ACK，于是发送端就会快速地重传，不必等待超时再重传。
  4. 快恢复：快重传和快恢复⼀般同时使用，快速恢复算法认为，还能收到 3 个重复的 ACK 说明网络也不那么糟糕，所以没有必要像 RTO 超时那么强烈。进⼊快速恢复之前， cwnd 和 ssthresh 已被更新了：cwnd = cwnd/2 ，也就是设置为原来的⼀半，ssthresh = cwnd 。

五种 IO 模型

应用程序不能直接操作底层硬件，必须和系统内核交互，从缓冲区收发网络数据。

缓冲区

  1. blockingIO - 阻塞 IO
  2. nonblockingIO - 非阻塞 IO
  3. signaldrivenIO - 信号驱动 IO
  4. asynchronousIO - 异步 IO
  5. IOmultiplexing - IO 多路复用

阻塞 IO

阻塞IO

非阻塞 IO

非阻塞IO

信号驱动 IO

信号驱动IO

异步 IO

异步IO

IO 多路复用

IO多路复用

说明：

  1. 阻塞 IO、非阻塞 IO：由进程直接与内核交互，开销大，并发低。
  2. 信号驱动 IO：基于信号回调，不适合处理高并发。
  3. 异步 IO、IO 多路复用：需要系统底层支持，linux 内核版本 2.5 以上，适合高并发。

IO 多路复用的系统调用有 select、poll、epoll，最大优势是系统开销小，系统不必创建进程/线程，也不必维护这些进程/线程，从而大大减小了系统的开销。

异步 IO 的实现会把数据从内核拷贝到用户空间，IO 多路复用本质上是同步 IO，需要在读写事件就绪后自己负责进行读写。

select


epoll


epoll 的两种触发方式

水平触发（LT，Level Triggered）：当事件被触发时，epoll 会立即通知应用程序，并在事件被处理完后返回。如果应用程序没有及时处理事件，epoll 会持续通知应用程序，直到事件被处理完毕。

边沿触发（ET，Edge Triggered）：当事件被触发时，epoll 只通知应用程序一次，并在事件被处理完后返回。如果应用程序没有及时处理事件，epoll 不会再次通知应用程序。

需要注意的是，水平触发和边沿触发的选择是在创建 epoll 实例时指定的，可以通过 epoll_create 函数的中的 flags 参数来指定触发方式。如果未指定触发方式参数，则默认使用水平触发方式。

selectpollepoll
性能随着连接数的增加，性能急剧下降，处理成千上万的并发连接数时，性能很差随着连接数的增加，性能急剧下降，处理成千上万的并发连接数时，性能很差随着连接数的增加，性能基本没有变化
连接数一般 1024无限制无限制
内存拷贝每次调用 select 拷贝每次调用 poll 拷贝fd 首次调用 epoll_ctl 拷贝，每次调用 epoll_wait 不拷贝
数据结构bitmap数组红黑树
处理机制线性轮询线性轮询FD 挂在红黑树，通过事件回调 callback
时间复杂度O(n)O(n)O(1)

HTTP

请求结构

响应结构

问：怎么知道 http 处理完了？
答：通过 Content-Length 包大小

HTTPS

SSL/TLS

HTTPS 证书是一种数字签名证书，包含颁发者的数字签名、颁发者标识符信息、证书的有效期、主题的公钥值、主题的标识符信息等。公钥是 HTTPS 证书的一部分，用于确保通信过程中的安全性。

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