计算机网络第二章——物理层

1. 什么是奈氏准则，什么是香农定理?

• 推荐阅读：奈氏准则和香农公式
• 奈氏准则：
  • 在理想低通（只允许低频通过）的信道中，极限码元传输率为2W Baud。W是理想低通信道的带宽，单位Hz；Baud是单位波特，一个Baud表示一秒一个码元（一秒变化一次电平，变化次数而非周期数）。整体理解就是：每赫带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每秒2个码元。
  • 比特率bps（bit per second），每秒传输数据的位数。
  • 比特率=log(2)V×波特率
  • 极限数据传输率为2Wlog(2)V。一秒一个码元等价于一秒log(2)V个单位的数据，其中V是指每个码元离散电平的数量。
• 信道容量：
  • 数据在信道中传输中，最高的比特率就叫做这个信道的容量，单位是bps
  • 口语中也会把信道容量叫做“带宽”的，比如“带宽10M的网络”，“网络带宽是10M”等等。所以这两个概念也很容易混淆：我们平常所说的“带宽”不是带宽，而是信道容量。
• 香农定理：
  • 信道的极限数据传输速率=Wlog(2)[1+S/N]，单位b/s。其中，W是信道的带宽，S为信道所传输信号的平均功率，N为信道内部的高斯噪声功率。S/N表示信噪比，即信号的平均功率和噪声的平均功率之比，常用分贝dB来表示，信噪比=10log(10)(S/N)，当S/N为10时，信噪比为10dB，当S/N为1000时，信噪比为30dB。
  • 香农公式表明，信道的带宽或信道中的信噪比越大，信息的极限传输速率就越高。
  • 香农公式是用来估测，一个信道中能传输的数据的速度的上限
  • 香农定理可以解释现代各种无线制式由于带宽不同，所支持的单载波最大吞吐量的不同。

计算机网络第一章——概述

1. HTTPS采用（）实现安全网站访问？：SSL协议

• 另一种说法是SSL协议+TSL协议
• SSL（Secure Sockets Layer安全套接层），
• Https的作用：
  1. 内容加密。建立信息安全通道来实现；
  2. 身份认证。确认网站的真实性；
  3. 数据完整性。防止内容被第三方冒充或篡改
• Https的劣势：
  1. 需要进行非对称的加解密，且需要三次握手。首次连接比较慢

2. 假设一个主机的IP地址为192.168.5.121，而子网掩码为255.255.255.248,那么该主机的网络号部分（包括子网号部分）为：192.168.5.120

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IP：192.168.5.121
掩码：255.255.255.248
前者地址转化为二进制：11000000.10101000.00000101.01111001
子网掩码转化为二进制：11111111.11111111.11111111.11111000
IP地址的前24位不变，后8位将子网掩码中的后8位复制过去,即以每个"."符号为单位，如果第二个"."和第三个"."中的数字不全为1，则子网掩码的后16位复制到IP的后16位，得到新"IP"地址则为网络号。
按照上面的运算规则，运算后结果为11000000.10101000.00000101.11111000，转化为十进制则为192.168.5.120。

数据库第一套卷

一、选择题

1. 关系代数的四个组合操作是：选择、投影、连接、除法

理解：

• 选择是按照某条件，筛选出部分行，这些行具有所有列的属性；
• 投影是选取部分属性，形成新的表格，并去除重复记录；
• 连接是按照公共属性，将多表的属性列汇总在一张表里；
• 除法是A÷B时，A{X,Y},B{Y,Z},将A的X上各值看作一个整体{a1,a2,a3…}进行分组，如果某组，例如a1对应的A.Y能够包含所有的B.Y组合的情况，那么a1就是结果

2. SQL的DML操作有：排序插入修改等，但索引属于DDL操作

• DML即数据操作语言
• DDL包括模式定义、表定义、视图和索引的定义

3. 关系数据模型的三个组成部分：数据结构、数据操作、完整性约束

• 数据结构。所描述对象类型的集合，是对系统静态特性的描述。通常可分为层次结构、网状结构和关系结构，并以此为模型命名（层次模型、网状模型、关系模型）
• 数据操作。主要有查询和更新两大操作。是对系统动态特性的描述。
• 完整性约束。是用来限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效、相容。

SSO的基本原理与Java代码实现

推荐阅读:单点登录原理与简单实现

基本原理

• Http无状态协议。浏览器使用http协议对服务器发出的每一次请求，服务器都会独立处理，不与之前或之后的请求产生关联，即无状态。所以为了保护服务器的某些资源，必须限制浏览器请求，鉴定请求的合法性。既然http无状态，就让服务器和浏览器共同维护一个状态，即会话机制。

• 会话。浏览器第一次请求服务器，服务器创建一个会话，并将会话的id作为响应的一部分发送给浏览器。浏览器存储该id，并在第二次第三次请求时带上该id，服务器取得请求中的会话id就知道是不是同一个用户了。

• 会话机制。服务器在内存中保存session对象。浏览器在cookie中保存sessionId，在Tomcat中sessionId用的是JSESSIONID，流程如下：

  

• 浏览器第一次输入帐密，服务器拿到帐密去数据库比对，比对正确说明是合法用户，将该会话标记为“已授权”或“已登录”的状态，该会话状态被服务器保存在会话对象中，当用户再次访问时，服务器在会话对象中查看登录状态，判断是否合法，合法后才允许访问。

• 单系统登录解决方案的核心是cookie，cookie携带会话id在浏览器和服务器之间维护会话状态，但cookie受到域的限制（通常对应网站的域名）。浏览器在发送http请求时会自动携带与该域匹配的cookie，而不是所有cookie。。需要注意的是，曾经流行过的顶级域名的方式虽然可行，但面临着应用群域名不统一，技术不同，共享cookie无法跨语言平台登录，cookie本身不安全等诸多问题。

缓冲池

副标题：姜承尧《MySQL技术内幕 InnoDB存储引擎》读书笔记 2

缓冲池的简介

• InnoDB引擎是基于磁盘存储的，并将其中的记录按照页的方式进行管理

• 缓冲池是一块内存区域，在数据库进行读取页的操作，首先将磁盘读到的页放在缓冲池中，称为将页“FIX”在缓冲池。下一次读到相同页时，首先判断该页是否在缓冲池中，若是则直接在缓冲池中读取该页，否则，读取磁盘上的页

• 对于数据库中页的修改操作，首先修改在缓冲池中的页，然后以一定的频率刷新到磁盘上。但并不是每一次修改都会触发刷回数据的操作，而是按照一种称为checkpoint的机制进行

• 缓冲池的大小直接影响数据库的整体性能，32位操作系统下，该值最多可以设置为3G，此外用户可以打开操作系统的PAE选项来获得32位OS下最大64G内存的支持

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  //查看缓冲池的大小，以下134217728B表示128MB mysql> show variables like 'innodb_buffer_pool_size'\G; *************************** 1. row *************************** Variable_name: innodb_buffer_pool_size Value: 134217728 1 row in set (0.00 sec)

数据库内容纵览

副标题：姜承尧《MySQL技术内幕 InnoDB存储引擎》读书笔记 1

• MySQL被设计为 一个单进程多线程架构的数据库，故MySQL数据库实例在系统上的表现就是一个进程

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  [root@VM_0_2_centos bin]# mysql --help | grep my.cnf order of preference, my.cnf, $MYSQL_TCP_PORT, /etc/my.cnf /etc/mysql/my.cnf /usr/etc/my.cnf ~/.my.cnf

  • 可以看出，MySQL数据库实例启动时，是按照/etc/my.cnf -> /etc/mysql/my.cnf ->/usr/etc/my.cnf-> ~/.my.cnf的顺序读取配置文件。
  • 配置文件有一个参数 datadir指定了数据库所在的路径，如datadir=/var/lib/mysql

• 数据库是由一个个文件（二进制）组成的，要对这些文件执行SELECT、INSERT等操作，不能通过操作文件更改数据库的内容，需要通过数据库实例来完成

• MySQL组成部分：

  • 连接池组件
  • 管理服务和工具组件
  • SQL接口组件
  • 查询分析器组件
  • 优化器组件
  • 缓冲组件
  • 插件式存储引擎（important）
  • 物理文件

• InnoDB存储引擎支持事务，通过使用多版本并发控制（MVCC）来获得高并发性，并实现SQL标准的4种隔离级别。同时使用next-key locking的策略（也就是间隙锁）来避免幻读（phantom）现象的产生。此外，提供了插入缓存 、二次写、自适应哈希索引、预读等高性能和高可用的功能（其他引擎略过）

路由器、ADSL、FTTH

副标题：阅读《网络是怎么连接的（户根勤）》读书笔记6

路由器基础知识

• 路由器分为转发模块和端口模块两部分
• 转发模块负责，判断包的转发目的地
• 端口模块负责，进行包的收发操作
• 如果路由器的端口模块安装了支持无线局域网的硬件，就可以支持无线局域网了

路由器基本原理

1. 接收。路由器在转发包时，会通过端口将发过来的包接收进来，采取以太网规范或者无线局域网规范来接收
2. 查找目标地址。转发模块根据收到的包的IP头部中记录的接收方IP地址，在路由表中进行查询，以此判断转发目标
3. 转发模块将包转移到转发目标对应的端口，再按照硬件的规则（委托端口模块）将包发送出去
4. 注：端口模块会根据相应通信技术的规范来执行包收发的操作，意味着端口模块具备了发送方或接收方的身份。以以太网端口为例，端口具有MAC地址、IP地址，此时可以理解为实现了网卡的功能

创建好了的包是如何进入互联网的

副标题：阅读《网络是怎么连接的（户根勤）》读书笔记5

网线中的信号衰减情况

1. 信号从网卡出口到达集线器，会出现衰减、失真、噪声、能量损失等，严重时产生通信错误
2. 局域网的网线使用双绞线，可以抑制噪声，使得网线周围或内部的电磁波在网线中产生的的干扰电流

集线器和交换机

• 集线器将信号发往所有线路
• 以太网的基本架构就是将包发到所有的设备，设备根据接收方的MAC地址来判断应该接收哪些包
• 交换机按照地址表进行转发：当接收到包时，会将对应的端口号和发送方MAC地址写入表中，这样就可以根据地址判断出该设备连接在哪个端口上了

MAC地址表

包收发操作

副标题：阅读《网络是怎么连接的（户根勤）》读书笔记4

IP模块如何将包发给对方

通用流程

1. 发送方的网络设备负责创建包，即生成含控制信息的头部，然后附上要发送的数据
2. 接着，包被发往最近的网络转发设备
3. 然后转发设备会根据头部信息判断接下来应该发往哪里，这个过程会用到一张表，按照头部记录的目的地址在表里查询，根据查到的信息判断接下来应该发往哪个方向
4. 转发设备层层接力，最后到达接收方
5. 发送方和接收方统称为终端节点，转发设备称为转发节点或中间节点

扩展流程——TCP/IP网络，用以太网规则传输包

• 转发设备包括路由器和集线器两种
• 路由器根据目标地址判断下一个路由器的位置，是按照IP规则传输包的设备
• 集线器在子网中将网络包传递给下一个路由，是按照以太网规则传输包的设备
• TCP/IP包包含MAC头部和IP头部、TCP头部和数据块，IP头部存入下一级路由器的IP地址，MAC头部存入下一级路由器的MAC地址(即以太网地址，是IP协议写入的，使用ARP广播的形式获取)，MAC地址也叫物理地址(Physical Address)
• 例：
  1. 客户端向服务器发包，先经集线器配合自己的一张表读取MAC头部获取下一个路由器甲的MAC地址，根据MAC地址，让以太网进行包的传输
  2. 包会到达下一个路由器甲，路由器有一张IP协议的表，再读取IP头部获取再下一个路由器乙的IP地址，为了将包发给再下一个路由器，就必须要下一个路由器乙的MAC地址，并记录到MAC头部

协议栈如何处理数据发送请求

副标题：阅读《网络是怎么连接的（户根勤）》读书笔记3

Tips:

• IEEE802.3/802.2因长度太长、效率降低并未完全普及，更古老的以太网DIX规格仍在使用
• TCP/IP协议以前是合为一体的，现在分开成两个
• 像浏览器、邮件等一般的应用程序都是使用TCP收发数据的，而像 DNS 查询等收发较短的控制数据的时候则使用UDP
• ICMP用于告知网络包传送过程中产生的错误以及各种控制消息，ARP 用于根据IP地址查询相应的以太网MAC地址
• 套接字的实体就是通信控制信息：IP地址、端口号、通信操作的进行状态、是否收到响应、执行发送操作后经过了多长时间等

• 图2.3的步骤1中，协议栈申请内存空间准备存放套接字（控制信息），刚刚创建时，数据收发操作还未开始，故写入初始状态的控制信息；之后将套接字描述符告知应用程序
• 步骤2的连接是指双方交换控制信息，必要的信息放在了网络包的头部，另一类放在套接字内存区
  • 将浏览器查到的对方IP和端口号等告知协议栈
  • 服务器创建套接字（其实一般在服务器启动时已经创建好了），客户端将本机IP和端口号等告知服务器
  • 创建一块缓存区，用于临时存放收发的数据
  • connect详见后面段落