【前端面试】—— 计算机网络

shaun-shao

已于 2022-02-09 12:08:00 修改

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分类专栏：面试文章标签：前端面试 http

于 2021-10-20 20:45:56 首次发布

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说一说 HTTP 和 HTTPS

是什么？有什么用？怎么用？
为什么引入 HTTPS ？

HTTP 中文名叫超文本传输协议，它是互联网上应用最广泛的一种传输协议。
设计 HTTP 最初的目的就是为了提供一种接收和发送 HTML 页面的方法，当然它也支持图片、文本这些数据的传输。
浏览器通过 TCP （三次握手）与服务器建立连接。

但是 HTTP 协议是以明文发送，隐私数据可能被窃取，造成不良影响

HTTPS 是建立在 SSL 之上，安全性由 SSL 保证。采用 SSL 后，HTTP 就拥有了 HTTPS 的加密、证书和完整性保护这些功能。

实现手段：

混合加密

（非对称加密）交换密钥 + （对称加密）数据通信
密文发送方使用公钥加密处理“对称密钥”，对方用私钥拿到“对称密钥”。
这种方法解决了数据加密，但在网络传输过程中，数据有可能被篡改，并且黑客可以伪造身份发部公钥。因此加密还需要加上完整跟身份验证的特性，来实现真正的安全。

摘要算法

实现完整性的手段是摘要算法，也就是常说的散列函数、哈希函数

数字签名

数字签名能确定消息确实是从发送方签名并发出来的，因为别人假冒不了发送方的签名。
原理：私钥加密签名，公钥加密签名再和原文对比

CA 验证机构：保证公钥的安全性

从输入 URL 到呈现页面的过程

应用层 DNS 解析

计算机从 DNS 寻找和域名匹配的 IP 地址。当局部 DNS 服务器无法查询时，需要通过递归（自己去查）或迭代（客户端去查）解析获取 IP 地址。

优化：DNS 缓存和 DNS 负载均衡

应用层生成 HTTP 请求报文

由三部分组成（请求行 + 请求头 + 请求体），请求头后的空行表示请求头的结束

POST /api/blog/list HTTP/1.1
Accept:text/plain 
Connection:keep-alive
Content-Type:application/x-www-form-urlencoded;charset:UTF-8
Host:127.0.0.1:8000

title=blogtitle&content=blogcontent

传输层建立 TCP 连接

将 HTTP 请求分为多个报文段（segment）并对每个报文进行封装。然后使用本地一个大于 1024 的随机 TCP 端口建立到目标服务器 80（HTTPS 是443）的连接，TCP 源端口和目的端口被加入到报文段中。因为 TCP 是可靠的协议，所以还会加入序列号、确认号、头长度等参数共 20 字节。

在这里插入图片描述

三次握手（建立连接）

第一次握手：客户端发送 SYN（请求同步）包到服务器，并进入 SYN_SENT 状态，等待服务器确认；

第二次握手：服务器收到 SYN 包，必须确认客户的 SYN（这里是ACK），同时自己也发送一个 SYN（syn=y）包，此时服务器进入 SYN_RECV 状态

第三次握手：客户端收到服务器的 SYN + ACK 包，向服务器发送确认包 ACK。发送完毕后客户端和服务器进入 ESTABLISHED（TCP 连接成功）状态。

两次握手不行吗？如果两次握手，只能保证客户端到服务端的通信是有效的。

构建 TCP 请求会增加大量网络时延，常用优化方法有 ①资源打包，合并请求 ②使用缓存减少网络传输 ③使用 keep-alive 建立持久连接 ④使用多个域名增加浏览器资源并发加载数，或使用 HTTP2 的管道化连接的多路复用技术

四次挥手（断开连接）

第一次挥手：客户端向服务器发送 FIN 报文，进入 FIN-WAIT-1 状态，并停止发送数据，主动关闭 TCP 连接，等待服务器确认；

第二次挥手：服务器收到连接释放报文 FIN 后若校验无误则立即发出确认报文 ACK，服务器进入 CLOSE-WAIT 状态。此时 TCP 处于半关闭状态，客户端到服务器的连接释放，并在收到服务器的确认后进入 FIN-WAIT-2 状态；

第三次挥手：当服务器数据传输完毕后，接着发出 FIN 报文，进入 LAST-ACK 状态，等待客户端的最终确认；

第四次挥手：客户端发送 ACK 报文，进入 TIME-WAIT 状态。经过时间等待计时器设置的事件 2MSL 后，客户端进入 CLOSE 状态，TCP 被释放。

MSL 是 TCP 报文的最大生存周期，它是任何报文段被丢弃前在网络内的最长时间。

看书补充…

网络层使用 IP 协议选择线路

处理来自传输层的数据段 segment，在数据段 segment 中装入数据包 packet，填充包头，添加源和目的 IP 地址，发送数据。在数据传输的过程中，IP 协议负责选择传送的路线，称为路由功能

数据链路层实现网络相邻节点间可靠的数据通信

将数据包packet封装成帧(Frame)，包括帧头和帧尾。帧尾是添加被称做CRC的循环冗余校验部分。帧头主要是添加数据链路层的地址，即数据链路层的源地址和目的地址，即网络相邻结点间的源MAC地址和目的MAC地址

物理层传输数据

数据链路层的帧(Frame)转换成二进制形式的比特(Bit)流，从网卡发送出去，再把比特转换成电子、光学或微波信号在网络中传输

服务器处理反向传输

服务器的物理层接收到这个比特流，把比特流转换成帧格式，上传到数据链路层。

数据链路层发现数据帧中的目的MAC地址与本网卡的MAC地址相同，服务器拆除数据链路层的封装后，把数据包上传到网络层。

网络层比较数据包中的目的IP地址，发现与本机的IP地址相同，服务器拆除网络层的封装后，把数据分段上传到传输层。传输层对数据分段进行确认、排序、重组，确保数据传输的可靠性。

数据最后被传到服务器的应用层

服务器返回 HTTP 响应

响应报文也由三部分组成：状态码、响应报头、响应报文

HTTP/1.1 200 OK
Date: Sat, 31 Dec 2005 23:59:59 GMT
Content-Type: text/html;charset=ISO-8859-1
Content-Length: 122

＜html＞
＜head＞
＜title＞http＜/title＞
＜/head＞
＜body＞
＜!-- body goes here --＞
＜/body＞
＜/html＞

浏览器渲染
1. 解析 HTML，生成 DOM 树
2. 解析 CSS，生成 CSSOM 树
3. 将 DOM 树和 CSSOM 树结合，生成渲染树 Render Tree
4. 根据渲染树进行重排，得到节点的几何位置
5. 根据渲染树和得到的几何信息进行重绘，得到节点的绝对像素

说说 UDP 和 TCP

UDP 是一个简单的面向数据报的通信协议。对应用层下来的报文加上首部后就交给网络层

UDP 报头包括 4 个字段，每个字段占 2 字节，开销小
在这里插入图片描述
特点：

如果包的到达顺序出现乱序，UDP 没有纠错功能
丢包不重发
来包就发，无法通过流量控制等避免网络拥堵

TCP 是一种可靠的面向字节流的通信协议。发送方从应用层下来的数据会放如缓冲区，等到可以发送的时候就发送，并且可以根据当前网络拥堵状态来确定每个报文段的大小。

TCP 首都有 20 个字节，开销大。
在这里插入图片描述
特点：

充分实现数据传输时各种控制功能，包括包的顺序控制，丢包重发，应对网络拥堵。
只有确认通信对端存在时才会发送数据，可以控制流量的浪费

区别：

TCP 是面向连接的协议，建立连接 3 次握手，断开连接 4 次握手；UDP 是面向无连接的协议，发送端只负责将数据发送到网络，接收端从消息队列读取
TCP 提供可靠服务（传输过程采用流量控制、编号与确认、计时器等手段确保数据无差错，不丢失）；UDP 不保证数据的准确性
TCP 面向字节流，将应用层报文看成一串无结构的字节流，分解为多个 TCP 报文段传输后，在目的站重新装配。UDP 协议面向报文，不拆分应用层报文，只保留报文边界，一次发送一个报文，接收方去除报文首部后，原封不动将报文交给上层应用
TCP 只能点对点全双工通信。UDP 支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信

在这里插入图片描述