计算机网络核心知识点笔记
计算机网络核心知识点笔记
一、TCP/IP五层模型详解
1. 核心思想
数据在发送端从应用层逐层向下封装（添加头部），接收端从物理层逐层向上解包（剥去头部），最终还原数据供应用程序处理。
2. 五层结构与核心内容
- 物理层
- 定位：TCP/IP五层模型最底层
- 核心任务：实现比特流的透明传输，单位为比特(bit)
- 五大功能：接口特性、传输模式（单工/半双工/全双工）、传输速率(bps)、比特同步、比特编码
- 实例：以太网双绞线、Wi-Fi无线电波
- 数据链路层
- 定位：物理层与网络层之间
- 核心任务：将比特流组织成数据帧，负责相邻节点可靠传输与差错控制
- 核心功能：帧封装、透明传输、差错控制、流量控制、介质访问控制（CSMA/CD）
- 关键技术：以太网、PPP协议、MAC地址（硬件物理地址，局域网内唯一标识设备）
- 网络层
- 定位：数据链路层与传输层之间
- 核心任务：分组交换，为数据包选择源到目的主机的最优路径（路由选择）
- 核心功能：路由选择、分组转发、拥塞控制
- 主要协议：IP协议（核心）、ARP协议（IP转MAC）、ICMP协议（网络诊断，如Ping）
- 地址对比：MAC地址是数据链路层物理地址，硬件固化；IP地址是网络层逻辑地址，软件分配
- 传输层
- 定位：网络层与应用层之间
- 核心任务：提供源与目的主机应用程序间的端到端通信服务
- 核心功能：分段与重组、端口寻址、连接管理、流量与拥塞控制
- 核心协议：
- TCP：面向连接，可靠传输，无差错/不丢失/不重复/按序到达
- UDP：无连接，高效不可靠，无拥塞控制，实时性强
- 应用层
定位：用户与网络交互的直接接口
核心协议：HTTP/HTTPS（网页访问）、DNS（域名转IP）、FTP（文件传输）
二、TCP协议深度剖析
1. 三大核心机制
- 三次握手（建立连接）
- 客户端发送SYN报文，请求连接并同步初始序列号
- 服务端回复SYN+ACK报文，确认请求并同步自身初始序列号
- 客户端回复ACK报文，连接正式建立
核心：确认双方收发能力均正常
- 四次挥手（断开连接）
- 客户端发送FIN报文，告知无数据发送，请求关闭
- 服务端回复ACK，客户端到服务端单向关闭
- 服务端数据处理完毕发送FIN，请求关闭
- 客户端回复ACK并等待，连接完全释放
核心：TCP全双工通信，需独立关闭双向发送通道
- TCP与UDP对比
连接特性：TCP面向连接，UDP无连接
可靠性：TCP可靠，UDP不可靠
传输效率：TCP慢（开销大），UDP快（无额外开销）
拥塞控制：TCP有，UDP无
适用场景：TCP适用于文件传输、网页请求等；UDP适用于视频通话、游戏、直播等
三、从URL到页面展示全过程
- 输入网址与检查缓存
- URL解析：补全协议，提取协议、域名、端口、路径
- 缓存检查：强缓存（Cache-Control/Expires）、协商缓存（ETag/Last-Modified）
- DNS解析
- 本地缓存查询：浏览器、系统、hosts文件
- 递归查询：根服务器→顶级域服务器→权威服务器
- 结果返回与缓存，将域名转换为IP地址
- TCP三次握手：建立可靠传输连接
- TLS/SSL握手（HTTPS专属）
- 客户端与服务器交换随机数、加密套件、证书
- 验证证书有效性，生成会话密钥，建立加密通信通道
- 服务器处理请求
- 接收→解析→路由分发→处理资源（静态/动态）→生成响应→返回HTTP资源
- TCP四次挥手：数据传输完毕，优雅关闭连接
- 浏览器解析与渲染
- 解析HTML构建DOM树，解析CSS构建CSSOM树
- 生成渲染树→布局（计算几何位置）→绘制（像素渲染）→合成（输出页面）
- 常见HTTP状态码
- 200：请求成功；301/302：重定向；404：资源未找到；500：服务器内部错误