《我要进大厂》- 计算机网络夺命连环20问,你能坚持到第几问?(应用层协议 | TCP三次握手、四次挥手 | TCP可靠传输 | Cookie&Session)(上)

简介: 《我要进大厂》- 计算机网络夺命连环20问,你能坚持到第几问?(应用层协议 | TCP三次握手、四次挥手 | TCP可靠传输 | Cookie&Session)

一、应用层有哪些常见的协议?


1、HTTP:超文本传输协议


超文本传输协议(HTTP,HyperText Transfer Protocol) 主要是为 Web 浏览器与 Web 服务器之间的通信而设计的。当我们使用浏览器浏览网页的时候,我们网页就是通过 HTTP 请求进行加载的,整个过程如下图所示。


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HTTP 协是基于 TCP协议,发送 HTTP 请求之前首先要建立 TCP 连接也就是要经历 3 次握手。目前使用的 HTTP 协议大部分都是 1.1。在 1.1 的协议里面,默认是开启了 Keep-Alive 的,这样的话建立的连接就可以在多次请求中被复用了。


另外, HTTP 协议是”无状态”的协议,它无法记录客户端用户的状态,一般我们都是通过 Session 来记录客户端用户的状态。


2、SMTP:简单邮件传输(发送)协议


简单邮件传输(发送)协议(SMTP,Simple Mail Transfer Protocol) 基于 TCP 协议,用来发送电子邮件。


注意⚠️:接受邮件的协议不是 SMTP 而是 POP3 协议。


SMTP 协议这块涉及的内容比较多,下面这两个问题比较重要:


电子邮件的发送过程

如何判断邮箱是真正存在的?

电子邮件的发送过程?


比如我的邮箱是“dabai@cszhinan.com”,我要向“xiaoma@qq.com”发送邮件,整个过程可以简单分为下面几步:


通过 SMTP 协议,我将我写好的邮件交给163邮箱服务器(邮局)。

163邮箱服务器发现我发送的邮箱是qq邮箱,然后它使用 SMTP协议将我的邮件转发到 qq邮箱服务器。

qq邮箱服务器接收邮件之后就通知邮箱为“xiaoma@qq.com”的用户来收邮件,然后用户就通过 POP3/IMAP 协议将邮件取出。

如何判断邮箱是真正存在的?


很多场景(比如邮件营销)下面我们需要判断我们要发送的邮箱地址是否真的存在,这个时候我们可以利用 SMTP 协议来检测:


查找邮箱域名对应的 SMTP 服务器地址

尝试与服务器建立连接

连接成功后尝试向需要验证的邮箱发送邮件

根据返回结果判定邮箱地址的真实性

推荐几个在线邮箱是否有效检测工具:


https://verify-email.org/

http://tool.chacuo.net/mailverify

https://www.emailcamel.com/


3、POP3/IMAP:邮件接收的协议


这两个协议没必要多做阐述,只需要了解 POP3 和 IMAP 两者都是负责邮件接收的协议即可。另外,需要注意不要将这两者和 SMTP 协议搞混淆了。SMTP 协议只负责邮件的发送,真正负责接收的协议是POP3/IMAP。


IMAP 协议相比于POP3更新一点,为用户提供的可选功能也更多一点,几乎所有现代电子邮件客户端和服务器都支持IMAP。大部分网络邮件服务提供商都支持POP3和IMAP。


4、FTP:文件传输协议


FTP 协议 主要提供文件传输服务,基于 TCP 实现可靠的传输。使用 FTP 传输文件的好处是可以屏蔽操作系统和文件存储方式。


FTP 是基于客户—服务器(C/S)模型而设计的,在客户端与 FTP 服务器之间建立两个连接。如果我们要基于 FTP 协议开发一个文件传输的软件的话,首先需要搞清楚 FTP 的原理。关于 FTP 的原理,很多书籍上已经描述的非常详细了:


FTP 的独特的优势同时也是与其它客户服务器程序最大的不同点就在于它在两台通信的主机之间使用了两条 TCP 连接(其它客户服务器应用程序一般只有一条 TCP 连接):


控制连接:用于传送控制信息(命令和响应)

数据连接:用于数据传送;

这种将命令和数据分开传送的思想大大提高了 FTP 的效率。


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5、Telnet:远程登陆协议


Telnet 协议 通过一个终端登陆到其他服务器,建立在可靠的传输协议 TCP 之上。Telnet 协议的最大缺点之一是所有数据(包括用户名和密码)均以明文形式发送,这有潜在的安全风险。这就是为什么如今很少使用Telnet并被一种称为SSH的非常安全的协议所取代的主要原因。


6、SSH:安全的网络传输协议


SSH( Secure Shell) 是目前较可靠,专为远程登录会话和其他网络服务提供安全性的协议。利用 SSH 协议可以有效防止远程管理过程中的信息泄露问题。SSH 建立在可靠的传输协议 TCP 之上。


Telnet 和 SSH 之间的主要区别在于 SSH 协议会对传输的数据进行加密保证数据安全性。


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二、TCP 三次握手和四次挥手(面试常客)


为了准确无误地把数据送达目标处,TCP 协议采用了三次握手策略。


1、TCP 三次握手漫画图解


如下图所示,下面的两个机器人通过 3 次握手确定了对方能正确接收和发送消息(图片来源:《图解 HTTP》)。


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简单示意图:


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客户端–发送带有 SYN 标志的数据包–一次握手–服务端

服务端–发送带有 SYN/ACK 标志的数据包–二次握手–客户端

客户端–发送带有带有 ACK 标志的数据包–三次握手–服务端

详细示意图(图片来源不详)


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2、为什么要三次握手


三次握手的目的是建立可靠的通信信道,说到通讯,简单来说就是数据的发送与接收,而三次握手最主要的目的就是双方确认自己与对方的发送与接收是正常的。


第一次握手:Client 什么都不能确认;Server 确认了对方发送正常,自己接收正常


第二次握手:Client 确认了:自己发送、接收正常,对方发送、接收正常;Server 确认了:对方发送正常,自己接收正常


第三次握手:Client 确认了:自己发送、接收正常,对方发送、接收正常;Server 确认了:自己发送、接收正常,对方发送、接收正常


所以三次握手就能确认双方收发功能都正常,缺一不可。


3、第 2 次握手传回了 ACK,为什么还要传回 SYN?


接收端传回发送端所发送的 ACK 是为了告诉客户端,我接收到的信息确实就是你所发送的信号了,这表明从客户端到服务端的通信是正常的。而回传 SYN 则是为了建立并确认从服务端到客户端的通信。”


SYN 同步序列编号(Synchronize Sequence Numbers) 是 TCP/IP 建立连接时使用的握手信号。在客户机和服务器之间建立正常的 TCP 网络连接时,客户机首先发出一个 SYN 消息,服务器使用 SYN-ACK 应答表示接收到了这个消息,最后客户机再以 ACK(Acknowledgement)消息响应。这样在客户机和服务器之间才能建立起可靠的 TCP 连接,数据才可以在客户机和服务器之间传递。


4、为什么要四次挥手


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断开一个 TCP 连接则需要“四次挥手”:


客户端-发送一个 FIN,用来关闭客户端到服务器的数据传送

服务器-收到这个 FIN,它发回一 个 ACK,确认序号为收到的序号加 1 。和 SYN 一样,一个 FIN 将占用一个序号

服务器-关闭与客户端的连接,发送一个 FIN 给客户端

客户端-发回 ACK 报文确认,并将确认序号设置为收到序号加 1

任何一方都可以在数据传送结束后发出连接释放的通知,待对方确认后进入半关闭状态。当另一方也没有数据再发送的时候,则发出连接释放通知,对方确认后就完全关闭了 TCP 连接。


举个例子:A 和 B 打电话,通话即将结束后,A 说“我没啥要说的了”,B 回答“我知道了”,但是 B 可能还会有要说的话,A 不能要求 B 跟着自己的节奏结束通话,于是 B 可能又巴拉巴拉说了一通,最后 B 说“我说完了”,A 回答“知道了”,这样通话才算结束。


上面讲的比较概括,推荐一篇讲的比较细致的文章:https://blog.csdn.net/qzcsu/article/details/72861891


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