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1.什么是负载均衡？如何实现负载均衡？

负载均衡：将工作负载（如用户请求、数据流量等）合理地分配到多个服务器，以优化资源利用率、提高系统性能、增强系统的可靠性和可用性，避免单个服务器过载。

（硬件/软件）负载均衡器：根据负载情况/预定的规则，来将请求转发到后端服务器。
DNS负载均衡：同一个域名可以解析为多个 IP 地址，DNS 服务器会根据一定的策略（如轮询）返回不同的 IP
- 分配策略：
  - 轮询： 按顺序依次分配请求到服务器。01
  - 加权轮询： 根据服务器的性能设置权重，性能高的服务器分配更多请求。
  - 最少连接（适合长连接场景）： 将请求分配给当前连接数最少的服务器。
  - 哈希算法（适合需要会话保持的场景）： 根据请求的某些特征（如 IP 地址、会话 ID）进行哈希计算，确保相同特征的请求总是分配到同一台服务器。

2.介绍一下ping命令的原理

ping是用于测试网络中主机间是否可达的工具。其基于ICMP协议（网络层，与IP协议配合使用，为IP协议提供了错误报告和控制机制）

ICMP协议：

ping命令的过程：

命令发起： 输入 ping 命令
域名解析(DNS)
构造 ICMP 请求报文: ping 命令会构造一个 ICMP Echo Request 报文
- 类型字段：值为 8，表示这是一个 “Echo Request” 报文。
- 标识符和序列号：用于区分不同的请求和响应。
发送 ICMP 请求: 构造好的 ICMP 请求报文被封装到 IP 数据包中，并通过网络发送到目标主机。
目标主机接收并响应: 当目标主机接收到 ICMP Echo Request 报文后，会检查报文的有效性。生成一个 ICMP Echo Reply 报文作为响应。
- 类型字段：值为 0，表示这是一个 “Echo Reply” 报文。
- 原始请求中的标识符和序列号会被复制到响应中。
计算往返时间
重复发送多个请求，统计结果

Request Timed Out的原因：

防火墙限制：某些服务器可能会配置防火墙规则，禁止 ICMP 流量，导致 ping 无法成功。
目标不可达：如果目标主机不在线、防火墙阻止了 ICMP 流量，或者网络路径中断，ping 将无法收到回应，显示超时

3.网络层协议和传输层协议的区别

传输层协议：提供端口号，实现的是不同主机上进程间的通信。端口号主要用于区分同一台主机上的不同进程。

网络层协议：提供IP地址，实现的是不同主机间的通信。

4.HTTPS的原理？

客户端请求：尝试访问一个 HTTPS 网址时，客户端（浏览器）会发起一个到服务器 443 端口（HTTPS 的默认端口）的连接请求。
服务器响应： 服务器会向客户端发送其数字证书，证书包含了公钥、服务器信息（如域名）、有效期以及证书颁发者的信息等。
客户端解析证书并对其进行验证：
- 如果证书不是可信机构颁布，或者证书中的域名与实际域名不一致，或者证书已经过期，就会向访问者显示一个警告，由其选择是否还要继续通信。
- 如果证书没有问题，客户端就会从服务器证书中取出服务器的公钥。然后客户端还会生成一个随机码 KEY，并使用公钥将其加密。
客户端发送对称密钥：客户端把加密后的随机码 KEY 发送给服务器，作为后面对称加密的密钥。
服务器解密：服务器在收到随机码 KEY 之后会使用私钥B将其解密。
使用对称密钥进行通信：服务器使用密钥 (随机码 KEY)对数据进行对称加密并发送给客户端，客户端使用相同的密钥 (随机码 KEY)解密数据。

5.二层转发的工作原理

二层转发：数据链路层进行的数据包转发过程。

学习（维护一个MAC地址表）：当交换机接收到一个数据帧时，它会检查源MAC地址，并记录下这个地址与接收此帧的端口之间的对应关系。
转发/过滤：一旦建立了MAC地址表，每当交换机收到一个目标为特定MAC地址的数据帧时，它就会查找其MAC地址表，找到对应的出端口并将帧直接转发到那个端口。如果目标MAC地址不在表中，或者帧的目标是一个广播地址，则交换机会将该帧泛洪（flooding）至除接收端口外的所有其他端口，以确保能够到达目标设备。
老化：为了适应网络拓扑的变化，交换机会定期更新MAC地址表中的条目。如果一段时间内没有收到来自某个MAC地址的数据帧，交换机会删除相应的条目，以便释放空间给新的条目。

6.IPv4地址划分

分类地址：

A类：第一个字节表示网络部分，后面三个字节表示主机部分。范围：0.0.0.0 - 127.255.255.255。默认子网掩码：/8或255.0.0.0。
B类：前两个字节表示网络部分，后两个字节表示主机部分。范围：128.0.0.0 - 191.255.255.255。默认子网掩码：/16或255.255.0.0。
C类：前三字节表示网络部分，最后一个字节表示主机部分。范围：192.0.0.0 - 223.255.255.255。默认子网掩码：/24或255.255.255.0。
D类：用于多播（即一对多的通信）。范围：224.0.0.0 - 239.255.255.255。
E类：保留用于实验和研究。范围：240.0.0.0 - 255.255.255.255。

子网掩码的作用：子网掩码中值为1的部分对应的IP地址位属于网络号，值为0的部分对应的IP地址位属于主机号。

7.网络层多跳是什么？

网络层的“多跳”：是指数据包从源节点到达目的节点的过程中，需要经过多个中间节点（路由器）进行转发的过程。每经过一个中间节点即视为一跳，因此当数据包从源地址到目标地址需通过若干个这样的中间节点时，就称为多跳传输。

IP 地址的分层结构：路由器根据目标 IP 地址的网络部分逐步靠近目标，而不是直接送达。

8.HTTP2的头部压缩HPACK的工作原理

静态表：HPACK 预定义了一个静态表，其中包含了一些常见的 HTTP 头部字段及其值（如 :method: GET、:status: 200 等）。如果请求或响应中使用了这些字段，可以直接用静态表中的索引代替，从而减少传输的数据量。

动态表：动态表是由客户端和服务器在通信过程中动态维护的一个共享表。当一个新的头部字段首次出现时，它会被添加到动态表中，并分配一个唯一的索引值。后续的请求或响应可以使用这个索引来引用该字段，避免重复传输完整字段。

差量编码：如果某个头部字段的值发生了变化（例如 Cookie 的内容略有不同），HPACK 只传输发生变化的部分，而不是重新发送整个字段。这种方式进一步减少了数据量。

霍夫曼编码：对于未被静态表或动态表覆盖的头部字段，HPACK 使用霍夫曼编码对字段名和字段值进行压缩。霍夫曼编码是一种基于频率的无损压缩算法，能够显著减少字符串的长度。

在 HTTP/2 中，HPACK 压缩算法会显著减少重复的 Cookie 数据传输：

第一次请求：
GET /page1 HTTP/2
:method: GET
:path: /page1
:authority: example.com
cookie: sessionId=abc123; userId=456; theme=dark
第二次请求：
GET /page2 HTTP/2
:method: GET
:path: /page2
:authority: example.com
cookie: 62; theme=light

9.常见TCP的连接状态有哪些？

LISTEN： 服务器端处于等待客户端发起连接请求的状态。

SYN_SENT： 客户端socket执行CONNECT连接，发送SYN包，进入此状态。

SYN_RECV：服务端收到SYN包并发送服务端SYN包，进入此状态。

ESTABLISH：表示连接建立。客户端发送了最后⼀个ACK包后进入此状态，服务端接收到ACK包后进入此状态。

FIN_WAIT_1： 主动关闭方（通常是客户端或服务器中的一方）已经发送了FIN（结束）报文段，等待对方的ACK确认或者同时带有ACK的FIN报文。

FIN_WAIT_2： 主动关闭方收到了对方的ACK确认，但还在等待对方发送FIN报文来完成关闭过程。

CLOSE_WAIT：被动关闭方已经接收到对方的FIN报文，并发送了ACK确认，正在等待应用程序调用close()函数来发出自己的FIN。

TIME_WAIT： 主动关闭方在收到对方的FIN报文并发送了ACK确认后进入此状态，主要是为了确保对方有足够的时间收到ACK报文。