PHP面试常考之网络协议

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本周（2019.2-25至3-1）的一三五更新的文章如下：

周一：PHP面试常考之会话控制
周三：PHP面试常考之网络协议
周五：PHP面试常考题之会话控制和网络协议

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一、协议和TCP/IP

在20世纪80年代，计算机网络诞生，它能够将一台台独立的计算机互相连接，使得位于不同地理位置的计算机之间可以进行通信，实现信息传递和资源共享，形成一组规模大、功能强的计算机系统。不过，计算机要想在网络中正常通信，必须遵守相关网络协议的规则，常用的网络协议有TCP、UDP、IP和HTTP等。

协议

协议可简单理解为计算机之间的一种约定，好比人与人之间对话所使用的语言。在国内，不同地区的人讲的方言都不同，如果要沟通，就要约定一种大家都会的语言，例如全国通用的普通话，普通话就相当于协议，沟通相当于通信，说话内容相当于数据信息。协议需要具备通用的特征，但在早期，每家计算机厂商都根据自己的标准来生产网络产品，这使得不同厂商制造的计算机之间难以通信，严重影响了用户的日常使用。为了应对这些问题，ISO（国际标准化组织）制定了一套国际标准OSI（开放式系统互联通信参考模型），将通信系统标准化。所谓标准化是指建立技术标准，企业按照这个标准来制造产品，这大大提升了产品的兼容性、互操作性以及易用性。

OSI参考模型将复杂的协议分成了7层（见下表），每一层各司其职，并且能独立使用，这相当于软件中的模块化开发，有较强的扩展性和灵活性。分层是一种管理哲学，将同一类功能的网络协议分到一层中，使协议变得灵活可控。

在7层OSI模型中，发送方从第7层的应用层到第1层的物理层，由上至下按顺序传输数据，而接收方则从第1层到第7层，由下至上接收数据，如右图所示。

TCP/IP

TCP/IP是为互联网服务的协议族，它是网络通信协议的统称，由IP、TCP、HTTP和FTP等协议组成。TCP/IP将通信过程抽象为4层，被视为简化的OSI参考模型（如右图所示，左边是OSI参考模型，右边是TCP/IP的模型），但负责维护这套协议族的不是ISO而是IETF（互联网工程任务组）。TCP/IP在标准化过程中注重开放性和实用性，需要标准化的协议会被放进RFC（Request For Comment）文档中，RFC文档详细记录了协议的实现、运用和实验等各方面的内容，并且这些文档可在线浏览。

发送的数据会在分层模型内传递，并且每到一层，就会附加该层的包首部，包首部包含了该层协议的相关信息，例如MAC地址、IP地址和端口号。下图描绘了从传输层到互联网层，分别附加了TCP包首部和IP包首部。

互联网一词现在已经家喻户晓，它是由许多网络互联构成的一个巨型网络。早期的网络仅仅是连接计算机，而现代的互联网连接的却是全世界的人。互联网已经不再是单纯的以数据为核心，而是以人为中心，渗透到生活中的方方面面，颠覆了许多传统模式，例如足不出户就能购物、社交或娱乐。  

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二、HTTP

HTTP（HyperText Transfer Protocol）即超文本传输协议，是一种获取网络资源（例如图像、HTML文档）的应用层协议，它是互联网数据通信的基础，由请求和响应构成（如右图所示）。通常，客户端发起HTTP请求（在请求报文中会指定资源的URL），然后用传输层的TCP协议建立连接，最后服务器响应请求，做出应答，回传数据报文。HTTP自问世到现在，经历了几次版本迭代，目前主流的版本是HTTP/1.1，新一代HTTP/2.0是HTTP/1.1的升级版，各方面都超越了前者，但新技术要做到软硬件兼容还需要假以时日。

HTTP协议有三个特征，分别是持久连接、管道化以及无状态。

（1）持久连接
在HTTP的早期版本中，一次HTTP通信完成后就会断开连接，下一次再重新连接，如右图所示。在当时请求资源并不多的情况下，并不会造成大问题。但随着HTTP的普及，请求的资源越来越庞大，例如一个HTML文档中可能会包含多个CSS文件、JavaScript文件、图像甚至视频，如果还这么操作，会造成巨大的通信开销。

为了解决上述问题，提出了持久连接，只要通信两端的任意一端没有明确提出断开，就保持连接状态，以便下一次通信复用该连接，这避免了重复建立和断开连接所造成的开销，加速了页面呈现，如下图所示。

（2）管道化
管道化是建立在持久连接上的进一步性能优化。过去，请求必须按照先进先出的队列顺序，也就是发送请求后，要等待并接收到响应，才能再继续下一个请求。启用管道化后，就会将队列顺序迁移到服务器，这样就能同时发送多个请求，然后服务器再按顺序一个接一个地响应，如下图所示。 

（3）状态管理
HTTP是一种无状态协议，请求和响应一一对应，不会出现两个请求复用一个响应的情况（如下图所示）。也就是说，每个请求都是独立的，即使在同一条连接中，请求之间也没有联系。  

在有些业务场景中，需要请求有状态，例如后台登录。成功登录后就得保存登录状态，否则每次跳转进入其他页面都会要求重新登录。为了能管理状态，引入了Cookie技术，Cookie技术能让请求和响应的报文都附加Cookie信息，客户端将Cookie值发送出去，服务器接收并处理这个值，最终就能得到客户端的状态信息。

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预告：本周五更新PHP面试常考题之会话控制和网络协议，敬请期待。

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