2021最常见的网络原理面试题【好文收藏】

Love The Way You Lie 2022-08-29 15:58 494阅读 0赞

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## 1.如何理解 URI？ ##

URI, 全称为(Uniform Resource Identifier), 也就是统一资源标识符，它的作用很简单，就是区分互联网上不同的资源。但是，它并不是我们常说的网址, 网址指的是URL, 实际上URI包含了URN和URL两个部分，由于 URL 过于普及，就默认将 URI 视为 URL 了。  
**URI 的结构**  
URI 真正最完整的结构是这样的  
![在这里插入图片描述][20210717160224765.png]  
好像跟平时见到的不太一样！先别急，来一一拆解。scheme 表示协议名，比如http, https, file等等。后面必须和://连在一起。user:passwd@ 表示登录主机时的用户信息，不过很不安全，不推荐使用，也不常用。host:port\*\* 表示主机名和端口。path 表示请求路径，标记资源所在位置。query 表示查询参数，为key=val这种形式，多个键值对之间用&隔开。fragment 表示 URI 所定位的资源内的一个锚点\*\*，浏览器可以根据这个锚点跳转到对应的位置。  
https://www.baidu.com/s?tn=54093922\_6\_hao\_pg&ie=utf-8&wd=%E7%99%BE%E5%BA%A6  
这个 URI 中

*  https 即scheme部分
 *  www.baidu.com 为host:port部分（注意，http 和 https 的默认端口分别为80、443）
 *  kenguba/upkpls/gisxr2 为path部分
 *  word=1&name=kenguba 表示query部分
 *  \#UrkH4 就是锚点

![在这里插入图片描述][20210717160302960.png]

**URI 编码**  
URI 只能使用 ASCII , ASCII 之外的字符是不支持显示的，而且还有一部分符号是界定符，如果不加以处理就会导致解析出错。因此，URI 引入了编码机制，将所有非 ASCII 码字符和界定符转为十六进制字节值，然后在前面加个%。

encodeURI("https://www.yuque.com/kenguba/upkpls/gisxr2?name=一缕清风")
    "https://www.yuque.com/kenguba/upkpls/gisxr2?name=%E4%B8%80%E7%BC%95%E6%B8%85%E9%A3%8E"
    decodeURI("https://www.yuque.com/kenguba/upkpls/gisxr2?name=%E4%B8%80%E7%BC%95%E6%B8%85%E9%A3%8E")
    
    encodeURIComponent("https://www.yuque.com/kenguba/upkpls/gisxr2?name=一缕清风")
    "https://www.yuque.com/kenguba/upkpls/gisxr2?name=%E4%B8%80%E7%BC%95%E6%B8%85%E9%A3%8E"
    decodeURIComponent("https://www.yuque.com/kenguba/upkpls/gisxr2?name=%E4%B8%80%E7%BC%95%E6%B8%85%E9%A3%8E")

## 2.解释一下HTTP的超文本传输协议 ##

HTTP 是超文本传输协议，也就是HyperText Transfer Protocol。它可以拆成三个部分：

*  超文本
 *  传输
 *  协议  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwOTg5NzY5_size_16_color_FFFFFF_t_70]

**协议**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwOTg5NzY5_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

生活中的协议，本质上与计算机中的协议是相同的，协议的特点:

*  协 字，代表的意思是必须有两个以上的参与者。例如三方协议里的参与者有三个：你、公司、学校三个；租房协议里的参与者有两个：你和房东。
 *  议字，代表的意思是对参与者的一种行为约定和规范。例如三方协议里规定试用期期限、毁约金等；租房协议里规定租期期限、每月租金金额、违约如何处理等。针对 HTTP 协议，我们可以这么理解。HTTP是一个用在计算机世界里的协议。它使用计算机能够理解的语言确立了一种计算机之间交流通信的规范（两个以上的参与者），以及相关的各种控制和错误处理方式（行为约定和规范）

**传输**

所谓的「传输」，很好理解，就是把一堆东西从 A 点搬到 B 点，或者从 B 点 搬到 A 点。别轻视了这个简单的动作，它至少包含两项重要的信息。HTTP 协议是一个双向协议。我们在上网冲浪时，浏览器是请求方 A ，百度网站就是应答方 B。双方约定用 HTTP 协议来通信，于是浏览器把请求数据发送给网站，网站再把一些数据返回给浏览器，最后由浏览器渲染在屏幕，就可以看到图片、视频了。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwOTg5NzY5_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

数据虽然是在 A 和 B 之间传输，但允许中间有中转或接力。就好像第一排的同学想穿递纸条给最后一排的同学，那么传递的过程中就需要经过好多个同学（中间人），这样的传输方式就从「A < - > B」，变成了「A <-> N <-> M <-> B」。而在 HTTP 里，需要中间人遵从 HTTP 协议，只要不打扰基本的数据传输，就可以添加任意额外的东西。针对传输，我们可以进一步理解了 HTTP。HTTP 是一个在计算机世界里专门用来在两点之间传输数据的约定和规范。

**超文本**

HTTP 传输的内容是「超文本」 我们先来理解「文本」，在互联网早期的时候只是简单的字符文字，但现在「文本」的涵义已经可以扩展为图片、视频、压缩包等，在 HTTP 眼里这些都算做「文本」。再来理解「超文本」，它就是超越了普通文本的文本，它是文字、图片、视频等的混合体最关键有超链接，能从一个超文本跳转到另外一个超文本。HTML 就是最常见的超文本了，它本身只是纯文字文件，但内部用很多标签定义了图片、视频等的链接，在经过浏览器的解释，呈现给我们的就是一个文字、有画面的网页了。OK，经过了对 HTTP 里这三个名词的详细解释，就可以给出比「超文本传输协议」这七个字更准确更有技术含量的答案：HTTP 是一个在计算机世界里专门在「两点」之间「传输」文字、图片、音频、视频等「超文本」数据的「约定和规范」  
![在这里插入图片描述][20210717160539655.png]

注意: HTTP 不是用于从互联网服务器传输超文本到本地浏览器的协议，也可以是服务器到服务器，所以采用两点之间的描述会更准确

## 3.HTTP 的特点？HTTP 有哪些缺点？ ##

**HTTP 的特点概括**

灵活可扩展 主要体现在两个方面。  
一个是语义上的自由，只规定了基本格式，比如空格分隔单词，换行分隔字段，其他的各个部分都没有严格的语法限制  
另一个是传输形式的多样性，不仅仅可以传输文本，还能传输图片、视频等任意数据，非常方便。  
可靠传输 HTTP 基于 TCP/IP，因此把这一特性继承了下来。这属于 TCP 的特性，不具体介绍了。  
请求-应答 也就是一发一收、有来有回， 当然这个请求方和应答方不单单指客户端和服务器之间，如果某台服务器作为代理来连接后端的服务端，那么这台服务器也会扮演请求方的角色。  
无状态 这里的状态是指通信过程的上下文信息，而每次 http 请求都是独立、无关的，默认不需要保留状态信息

**HTTP 缺点**

无状态 所谓的优点和缺点还是要分场景来看的，对于 HTTP 而言，最具争议的地方在于它的无状态。  
在需要长连接的场景中，需要保存大量的上下文信息，以免传输大量重复的信息，那么这时候无状态就是 http 的缺点了。  
但与此同时，另外一些应用仅仅只是为了获取一些数据，不需要保存连接上下文信息，无状态反而减少了网络开销，成为了 http 的优点。  
明文传输 即协议里的报文(主要指的是头部)不使用二进制数据，而是文本形式。这当然对于调试提供了便利，但同时也让 HTTP 的报文信息暴露给了外界，给攻击者也提供了便利。WIFI陷阱就是利用 HTTP 明文传输的缺点，诱导你连上热点，然后疯狂抓你所有的流量，从而拿到你的敏感信息。  
队头阻塞问题 当 http 开启长连接时，共用一个 TCP 连接，同一时刻只能处理一个请求，那么当前请求耗时过长的情况下，其它的请求只能处于阻塞状态，也就是著名的队头阻塞问题。接下来会有一小节讨论这个问题。

## 4.HTTP 报文结构是怎样的？ ##

对于 TCP 而言，在传输的时候分为两个部分: \*\*TCP头 \*\*和 数据部分。而 HTTP 类似，也是 header + body 的结构，具体而言:  
起始行 + 头部 + 空行 + 实体  
由于 http 请求报文和响应报文是有一定区别，因此分开介绍  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwOTg5NzY5_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

**起始行**

对于请求报文来说，起始行类似下面这样:  
GET /home HTTP/1.1  
也就是方法 + 路径 + http版本。对于响应报文来说，起始行一般张这个样:  
HTTP/1.1 200 OK  
响应报文的起始行也叫做状态行。由 http版本、状态码和原因 三部分组成。  
![在这里插入图片描述][2021071716064290.png]

注意：在起始行中，每两个部分之间用空格隔开，最后一个部分后面应该接一个换行，严格遵循 ABNF 语法规范

**头部**

展示一下请求头和响应头在报文中的位置:  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwOTg5NzY5_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

不管是请求头还是响应头，其中的字段是相当多的，而且牵扯到http非常多的特性，这里就不一一列举的，重点看看这些头部字段的格式：

*  字段名不区分大小写
 *  字段名不允许出现空格，不可以出现下划线\_
 *  字段名后面必须\*\*紧接着 \*\*:

**空行**

很重要，用来区分开头部和实体。问: 如果说在头部中间故意加一个空行会怎么样？那么空行后的内容全部被视为实体。

**实体**

就是具体的数据了，也就是 body 部分。请求报文对应请求体, 响应报文对应响应体。  
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![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwOTg5NzY5_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]

## 5.如何理解 HTTP 的请求方法？ ##

http/1.1 规定了以下请求方法(注意，都是大写):

*  GET 通常用来获取资源
 *  HEAD 获取资源的元信息
 *  POST 提交数据，即上传数据
 *  PUT 修改数据
 *  DELETE 删除资源(几乎用不到)
 *  CONNECT 建立连接隧道，用于代理服务器
 *  OPTIONS 列出可对资源实行的请求方法，预检请求，用来跨域请求
 *  TRACE 追踪请求-响应的传输路径

## 6.http 常见字段有哪些？ ##

*  Host
 *  Content-Length
 *  Connection
 *  Content-Encoding
 *  Content-Type

## 7.对于定长和不定长的数据，HTTP 是怎么传输的？ ##

**定长包体**

对于定长包体而言，发送端在传输的时候一般会带上 Content-Length, 来指明包体的长度。我们用一个nodejs服务器来模拟一下:

启动后访问: localhost:8081。浏览器中显示如下:

helloworld

这是长度正确的情况，那不正确的情况是如何处理的呢？我们试着把这个长度设置的小一些:

res.setHeader('Content-Length', 8);

重启服务，再次访问，现在浏览器中内容如下:

hellowor

那后面的ld哪里去了呢？实际上在 http 的响应体中直接被截去了。然后试着将这个长度设置得大一些:

res.setHeader('Content-Length', 12);

此时浏览器显示如下:  
![在这里插入图片描述][20210717161019193.png]

直接无法显示了。可以看到 Content-Length 对于 http 传输过程起到了十分关键的作用，如果设置不当可以直接导致传输失败。

**不定长包体**

上述是针对于定长包体，那么对于不定长包体而言是如何传输的呢？这里就必须介绍另外一个 http 头部字段了:

Transfer-Encoding: chunked
    
    // Transfer-Encoding: chunked
    // Transfer-Encoding: compress
    // Transfer-Encoding: deflate
    // Transfer-Encoding: gzip
    // Transfer-Encoding: identity
    // Several values can be listed, separated by a comma
    // Transfer-Encoding: gzip, chunked

表示分块传输数据，设置这个字段后会自动产生两个效果:

*  Content-Length 字段会被忽略
 *  基于长连接持续推送动态内容 我们依然以一个实际的例子来模拟分块传输，nodejs 程序如下: const http = require(‘http’);

![在这里插入图片描述][20210717161141763.png]

用 telnet 抓到的响应如下:  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwOTg5NzY5_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]

注意，Connection: keep-alive 及之前的为响应行和响应头，后面的内容为响应体，这两部分用换行符隔开。响应体的结构比较有意思，如下所示:  
chunk长度(16进制的数) 第一个chunk的内容 chunk长度(16进制的数) 第二个chunk的内容 … 0  
最后是留有有一个空行的，这一点请大家注意。以上便是 http 对于定长数据和不定长数据的传输方式。

## 8.HTTP 如何处理大文件的传输？ ##

对于几百 M 甚至上 G 的大文件来说，如果要一口气全部传输过来显然是不现实的，会有大量的等待时间，严重影响用户体验。因此，HTTP 针对这一场景，采取了范围请求的解决方案，允许客户端仅仅请求一个资源的一部分。

**如何支持**

当然，前提是服务器要支持范围请求，要支持这个功能，就必须加上这样一个响应头:

$ curl -I https://www.yuque.com/
    HTTP/1.1 200 OK
    ...
    Accept-Ranges: bytes
    Content-Length: 146515
    
    
    
    
    
    $ curl -I http://download.dcloud.net.cn/HBuilder.9.0.2.macosx_64.dmg
    $ curl -H  "Range: bytes=0-10" http://download.dcloud.net.cn/HBuilder.9.0.2.macosx_64.dmg -v
    
    //省略
    HTTP/1.1 200 OK
    ...
    Accept-Ranges: none
    
    //详细的
    HTTP/1.1 200 OK
    Server: Tengine
    Content-Type: application/octet-stream
    Content-Length: 233295878
    Connection: keep-alive
    Date: Mon, 26 Apr 2021 13:12:46 GMT
    x-oss-request-id: 6086BC4E66D721363972F4A8
    x-oss-cdn-auth: success
    Accept-Ranges: bytes
    ETag: "6D932737FD8C6058D6AE93BCC4C74AA7-45"
    Last-Modified: Tue, 06 Mar 2018 13:20:31 GMT
    x-oss-object-type: Multipart
    x-oss-hash-crc64ecma: 7369427768111114923
    x-oss-storage-class: Standard
    x-oss-server-time: 156
    Ali-Swift-Global-Savetime: 1617704046
    Via: cache15.l2cn1809[0,200-0,H], cache2.l2cn1809[1,0], cache7.cn682[39,39,200-0,M], cache2.cn682[44,0]
    Age: 778
    X-Cache: MISS TCP_MISS dirn:-2:-2
    X-Swift-SaveTime: Mon, 26 Apr 2021 13:25:44 GMT
    X-Swift-CacheTime: 3600
    Timing-Allow-Origin: *
    EagleId: af062a4216194435440612604e

假如在响应中存在Accept-Ranges首部（并且它的值不为 “none”），那么表示该服务器支持范围请求 在上面的响应中，Accept-Ranges: bytes 表示界定范围的单位是 bytes 。这里 Content-Length也是有效信息，因为它提供了要检索的图片的完整大小  
如果站点未发送Accept-Ranges首部，那么它们有可能不支持范围请求。一些站点会明确将其值设置为 “none”，以此来表明不支持。在这种情况下，某些应用的下载管理器会将暂停按钮禁用。

curl -I https://www.youtube.com/watch?v=EwTZ2xpQwpA
    
    HTTP/1.1 200 OK
    ...
    Accept-Ranges: none

**Range 字段拆解**

而对于客户端而言，它需要指定请求哪一部分，通过 Range 这个请求头字段确定，格式为bytes=x-y。接下来就来讨论一下这个 Range 的书写格式:  
0-499 表示从开始到第 499 个字节。  
500- 表示从第 500 字节到文件终点。  
\-100 表示文件的最后100个字节。  
服务器收到请求之后，首先验证范围是否合法，如果越界了那么返回416错误码，否则读取相应片段，返回206状态码。同时，服务器需要添加 Content-Range 字段，这个字段的格式根据请求头中Range字段的不同而有所差异。具体来说，请求单段数据和请求多段数据，响应头是不一样的。举个例子:

// 单段数据
    curl http://i.imgur.com/z4d4kWk.jpg -i -H "Range: bytes=0-1023"
    Range: bytes=0-9
    
    // 多段数据
    curl http://www.example.com -i -H "Range: bytes=0-50, 100-150"
    Range: bytes=0-9, 30-39

接下来就分别来讨论着两种情况

**单段数据**

对于单段数据的请求，返回的响应如下:

HTTP/1.1 206 Partial Content
    Content-Length: 10
    Accept-Ranges: bytes
    Content-Range: bytes 0-9/100
    
    i am xxxxx

值得注意的是Content-Range字段，0-9表示请求的返回，100表示资源的总大小，很好理解。

**多段数据**

接下来看看多段请求的情况。得到的响应会是下面这个形式:

HTTP/1.1 206 Partial Content
    Content-Type: multipart/byteranges; boundary=00000010101
    Content-Length: 189
    Connection: keep-alive
    Accept-Ranges: bytes
    
    
    --00000010101
    Content-Type: text/plain
    Content-Range: bytes 0-9/96
    
    i am xxxxx
    --00000010101
    Content-Type: text/plain
    Content-Range: bytes 20-29/96
    
    eex jspy e
    --00000010101--

这个时候出现了一个非常关键的字段Content-Type: multipart/byteranges;boundary=00000010101，它代表了信息量是这样的:  
请求一定是多段数据请求  
响应体中的分隔符是 00000010101  
因此，在响应体中各段数据之间会由这里指定的分隔符分开，而且在最后的分隔末尾添上–表示结束。以上就是 http 针对大文件传输所采用的手段。  
与分块传输编码的对比  
Transfer-Encoding 首部允许分块编码，这在数据量很大，并且在请求未能完全处理完成之前无法知晓响应的体积大小的情况下非常有用。服务器会直接把数据发送给客户端而无需进行缓冲或确定响应的精确大小——后者会增加延迟。范围请求与分块传输是兼容的，可以单独或搭配使用

## 9.HTTP 中如何处理表单数据的提交？ ##

在 http 中，有两种主要的表单提交的方式，体现在两种不同的Content-Type取值:

*  application/x-www-form-urlencoded
 *  multipart/form-data 由于表单提交一般是POST请求，很少考虑GET，因此这里我们将默认提交的数据放在请求体中

**application/x-www-form-urlencoded**

对于application/x-www-form-urlencoded格式的表单内容，有以下特点:

*  其中的数据会被编码成以&分隔的键值对
 *  字符以URL编码方式编码。如：

// 转换过程: {a: 1, b: 2} -> a=1&b=2 -> 如下(最终形式) "
    a%3D1%26b%3D2"

**multipart/form-data**

对于multipart/form-data而言:  
请求头中的Content-Type字段会包含boundary，且boundary的值有浏览器默认指定。例:

Content-Type: multipart/form-data;boundary=----WebkitFormBoundaryRRJKeWfHPGrS4LKe

数据会分为多个部分，每两个部分之间通过分隔符来分隔，每部分表述均有 HTTP 头部描述子包体，如Content-Type，在最后的分隔符会加上–表示结束。  
相应的请求体是下面这样:

Content-Disposition: form-data;name="data1";
    Content-Type: text/plain
    data1
    ----WebkitFormBoundaryRRJKeWfHPGrS4LKe
    Content-Disposition: form-data;name="data2";
    Content-Type: text/plain
    data2
    ----WebkitFormBoundaryRRJKeWfHPGrS4LKe--

值得一提的是，multipart/form-data 格式最大的特点在于:每一个表单元素都是独立的资源表述。另外，你可能在写业务的过程中，并没有注意到其中还有boundary的存在，如果你打开抓包工具，确实可以看到不同的表单元素被拆分开了，之所以在平时感觉不到，是以为浏览器和 HTTP 给你封装了这一系列操作。而且，在实际的场景中，对于图片等文件的上传，基本采用multipart/form-data而不用application/x-www-form-urlencoded，因为没有必要做 URL 编码，带来巨大耗时的同时也占用了更多的空间。

## 10.如何理解 HTTP 代理？ ##

我们知道在 HTTP 是基于请求-响应模型的协议，一般由客户端发请求，服务器来进行响应。当然，也有特殊情况，就是代理服务器的情况。引入代理之后，作为代理的服务器相当于一个中间人的角色，对于客户端而言，表现为服务器进行响应；而对于源服务器，表现为客户端发起请求，具有双重身份。那代理服务器到底是用来做什么的呢？

**功能**

*  负载均衡 客户端的请求只会先到达代理服务器，后面到底有多少源服务器，IP都是多少，客户端是不知道的。因此，这个代理服务器可以拿到这个请求之后，可以通过特定的算法分发给不同的源服务器，让各台源服务器的负载尽量平均。当然，这样的算法有很多，包括随机算法、轮询、一致性hash、LRU(最近最少使用)等等，不过这些算法并不是本文的重点，大家有兴趣自己可以研究一下。
 *  保障安全 利用心跳机制监控后台的服务器，一旦发现故障机就将其踢出集群。并且对于上下行的数据进行过滤，对非法 IP限流，这些都是代理服务器的工作。
 *  缓存代理 将内容缓存到代理服务器，使得客户端可以直接从代理服务器获得而不用到源服务器那里 相关头部字段

**Via**

代理服务器需要标明自己的身份，在 HTTP 传输中留下自己的痕迹，怎么办呢？通过Via字段来记录。举个例子，现在中间有两台代理服务器，在客户端发送请求后会经历这样一个过程:  
客户端 -> 代理1 -> 代理2 -> 源服务器  
在源服务器收到请求后，会在请求头拿到这个字段:  
Via: proxy\_server1, proxy\_server2  
而源服务器响应时，最终在客户端会拿到这样的响应头:  
Via: proxy\_server2, proxy\_server1  
可以看到，Via中代理的顺序即为在 HTTP 传输中报文传达的顺序

**X-Forwarded-For**

字面意思就是为谁转发, 它记录的是请求方的IP地址(注意，和Via区分开，X-Forwarded-For记录的是请求方这一个IP)。

**X-Real-IP**

是一种获取用户真实 IP 的字段，不管中间经过多少代理，这个字段始终记录最初的客户端的IP。相应的，还有X-Forwarded-Host和X-Forwarded-Proto，分别记录客户端(注意哦，不包括代理)的域名和协议名。

**X-Forwarded-For产生的问题**

前面可以看到，X-Forwarded-For这个字段记录的是请求方的 IP，这意味着每经过一个不同的代理，这个字段的名字都要变，从客户端到代理1，这个字段是客户端的 IP，从代理1到代理2，这个字段就变为了代理1的 IP。但是这会产生两个问题:

*  意味着代理必须解析 HTTP 请求头，然后修改，比直接转发数据性能下降。
 *  在 HTTPS 通信加密的过程中，原始报文是不允许修改的。 由此产生了代理协议，一般使用明文版本，只需要在 HTTP请求行上面加上这样格式的文本即可:

// PROXY + TCP4/TCP6 + 请求方地址 + 接收方地址 + 请求端口 + 接收端口
    PROXY TCP4 0.0.0.1 0.0.0.2 1111 2222
    GET / HTTP/1.1

这样就可以解决X-Forwarded-For带来的问题了

## 11.说说 HTTP1.1 相比 HTTP1.0 提高了什么性能？ ##

**HTTP1.1 相比 HTTP1.0 性能上的改进：**

*  使用 TCP 长连接的方式改善了 HTTP/1.0 短连接造成的性能开销。
 *  支持 管道（pipeline）网络传输，只要第一个请求发出去了，不必等其回来，就可以发第二个请求出去，可以减少整体的响应时间。

**但 HTTP1.1 还是有性能瓶颈：**

*  请求/响应头部（Header）未经压缩就发送，首部信息越多延迟越大。只能压缩 Body 的部分
 *  发送冗长的首部。每次互相发送相同的首部造成的浪费较多
 *  服务器是按请求的顺序响应的，如果服务器响应慢，会招致客户端一直请求不到数据，也就是队头阻塞；
 *  没有请求优先级控制
 *  请求只能从客户端开始，服务器只能被动响应

## 12.那上面的 HTTP1.1 的性能瓶颈，HTTP2 做了什么优化？ ##

HTTP/2是Web的未来，demo演示！HTTP2 协议是 基于 HTTPS 的，所以 HTTP2 的安全性也是有保障的。那 HTTP2 相比 HTTP1.1 性能上的改进：

**1. 头部压缩**

HTTP2 会压缩头（Header）如果你同时发出多个请求，他们的头是一样的或是相似的，那么，协议会帮你消除重复的分。这就是所谓的 HPACK 算法

*  索引表
 *  霍夫曼编码在客户端和服务器同时维护一张头信息表，所有字段都会存入这个表，生成一个索引号，以后就不发送同样字段了，只发送索引号，这样就提高速度了。

**2. 二进制格式**

HTTP2 不再像 HTTP1.1 里的纯文本形式的报文，而是全面采用了二进制格式，头信息和数据体都是二进制，并且统称为帧(frame)：头信息帧和数据帧。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwOTg5NzY5_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]

这样虽然对人不友好，但是对计算机非常友好，因为计算机只懂二进制，那么收到报文后，无需再将明文的报文转成二进制，而是直接解析二进制报文，这增加了数据传输的效率 3. 数据流 HTTP2 的数据包不是按顺序发送的，同一个连接里面连续的数据包，可能属于不同的回应。因此，必须要对数据包做标记，指出它属于哪个回应。每个请求或回应的所有数据包，称为一个数据流（Stream）。每个数据流都标记着一个独一无二的编号，其中规定客户端发出的数据流编号为奇数， 服务器发出的数据流编号为偶数 客户端还可以指定数据流的优先级。优先级高的请求，服务器就先响应该请求。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwOTg5NzY5_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]

*  同域名下所有通信都在单个连接上完成。
 *  单个连接可以承载任意数量的双向数据流。
 *  数据流以消息的形式发送，而消息又由一个或多个帧组成，多个帧之间可以乱序发送，因为根据帧首部的流标识可以重新组装。

这一特性，使性能有了极大提升：

*  同个域名只需要占用一个 TCP 连接，消除了因多个 TCP 连接而带来的延时和内存消耗。
 *  单个连接上可以并行交错的请求和响应，之间互不干扰。
 *  在HTTP2中，每个请求都可以带一个 31bit的优先值，0表示最高优先级，数值越大优先级越低。有了这个优先值，客户端和服务器就可以在处理不同的流时采取不同的策略，以最优的方式发送流、消息和帧。

多路复用 HTTP2 是可以在一个连接中并发多个请求或回应，而不用按照顺序一一对应。移除了 HTTP1.1 中的串行请求，不需要排队等待，也就不会再出现「队头阻塞」问题，降低了延迟，大幅度提高了连接的利用率。举例来说，在一个 TCP 连接里，服务器收到了客户端 A 和 B 的两个请求，如果发现 A 处理过程非常耗时，于是就回应 A 请求已经处理好的部分，接着回应 B 请求，完成后，再回应 A 请求剩下的部分。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwOTg5NzY5_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]

服务器推送 HTTP2 还在一定程度上改善了传统的「请求 - 应答」工作模式，服务不再是被动地响应，也可以主动向客户端发送消息。举例来说，在浏览器刚请求 HTML 的时候，就提前把可能会用到的 JS、CSS 文件等静态资源主动发给客户端，减少延时的等待，也就是服务器推送(Server Push，也叫 Cache Push)

## 13.HTTP2 有哪些缺陷？HTTP3 做了哪些优化？ ##

HTTP2 主要的问题在于，多个 HTTP 请求在复用一个 TCP 连接，下层的 TCP 协议是不知道有多少个 HTTP 请求的。所以一旦发生了丢包现象，就会触发 TCP 的重传机制，这样在一个 TCP 连接中的所有的 HTTP 请求都必须等待这个丢了的包被重传回来。  
HTTP1.1 中的管道(pipeline) 传输中如果有一个请求阻塞了，那么队列后请求也统统被阻塞住了  
HTTP2 多请求复用一个TCP连接，一旦发生丢包，就会阻塞住所有的 HTTP 请求。  
这都是基于 TCP 传输层的问题，所以 HTTP3 把 HTTP 下层的 TCP 协议改成了 UDP！UDP 发生是不管顺序，也不管丢包的，所以不会出现 HTTP1.1 的队头阻塞 和 HTTP2 的一个丢包全部重传问题  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwOTg5NzY5_size_16_color_FFFFFF_t_70 10]

大家都知道 UDP 是不可靠传输的，但基于 UDP 的 QUIC 协议 可以实现类似 TCP 的可靠性传输。  
QUIC 有自己的一套机制可以保证传输的可靠性的。当某个流发生丢包时，只会阻塞这个流，其他流不会受到影响。  
TL3 升级成了最新的1.3版本，头部压缩算法也升级成了 QPack  
HTTPS 要建立一个连接，要花费 6 次交互，先是建立三次握手，然后是 TLS/1.3 的三次握手。QUIC 直接把以往的 TCP 和 TLS/1.3 的 6 次交互 合并成了 3 次，减少了交互次数  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwOTg5NzY5_size_16_color_FFFFFF_t_70 11]

所以， QUIC 是一个在 UDP 之上的伪 TCP + TLS + HTTP2 的多路复用的协议。QUIC 是新协议，对于很多网络设备，根本不知道什么是 QUIC，只会当做 UDP，这样会出现新的问题。所以 HTTP3 现在普及的进度非常的缓慢，不知道未来 UDP 是否能够逆袭 TCP

## 14.HTTP 与 HTTPS 有哪些区别？ ##

*  HTTP 是超文本传输协议，信息是明文传输，存在安全风险的问题。HTTPS 则解决 HTTP 不安全的缺陷，在 TCP 和 HTTP网络层之间加入了 SSL/TLS 安全协议，使得报文能够加密传输。
 *  HTTP 连接建立相对简单， TCP 三次握手之后便可进行 HTTP 的报文传输。而 HTTPS 在 TCP  
    三次握手之后，还需进行SSL/TLS 的握手过程，才可进入加密报文传输。
 *  HTTP 的端口号是 80，HTTPS 的端口号是 443。
 *  HTTPS 协议需要向 CA（证书权威机构）申请数字证书，来保证服务器的身份是可信的

## 15.HTTPS 解决了 HTTP 的哪些问题？ ##

HTTP 由于是明文传输，所以安全上存在以下三个风险：

*  窃听风险，比如通信链路上可以获取通信内容，用户号容易没。
 *  篡改风险，比如强制入垃圾广告，视觉污染，用户眼容易瞎。
 *  冒充风险，比如冒充淘宝网站，用户钱容易没。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwOTg5NzY5_size_16_color_FFFFFF_t_70 12]

HTTPS 在 HTTP 与 TCP 层之间加入了 SSL/TLS 协议，可以很好的解决了上述的风险：

*  信息加密：交互信息无法被窃取
 *  校验机制：无法篡改通信内容，篡改了就不能正常显示
 *  身份证书：证明淘宝是真的淘宝网 可见，只要自身不做「恶」，SSL/TLS 协议是能保证通信是安全的

## 16.HTTPS 是如何解决上面的三个风险的？ ##

混合加密的方式实现信息的机密性，解决了窃听的风险。

*  摘要算法的方式来实现完整性，它能够为数据生成独一无二的「指纹」，指纹用于校验数据的完整性，解决了篡改的风险。
 *  将服务器公钥放入到数字证书中，解决了冒充的风险

**混合加密**

通过混合加密的方式可以保证信息的机密性，解决了窃听的风险。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwOTg5NzY5_size_16_color_FFFFFF_t_70 13]

混合加密 HTTPS 采用的是对称加密和非对称加密结合的「混合加密」方式：

*  在通信建立前采用非对称加密的方式交换「会话秘钥」，后续就不再使用非对称加密。
 *  在通信过程中全部使用对称加密的「会话秘钥」的方式加密明文数据。 采用「混合加密」的方式的原因：
 *  对称加密只使用一个密钥，运算速度快，密钥必须保密，无法做到安全的密钥交换。
 *  非对称加密使用两个密钥：公钥和私钥，公钥可以任意分发而私钥保密，解决了密钥交换问题但速度慢。

**摘要算法**

摘要算法用来实现完整性，能够为数据生成独一无二的「指纹」，用于校验数据的完整性，解决了篡改的风险  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwOTg5NzY5_size_16_color_FFFFFF_t_70 14]

客户端在发送明文之前会通过摘要算法算出明文的「指纹」，发送的时候把「指纹 + 明文」一同 加密成密文后，发送给服务器，服务器解密后，用相同的摘要算法算出发送过来的明文，通过比较客户端携带的「指纹」和当前算出的「指纹」做比较，若「指纹」相同，说明数据是完整的。

**数字证书**

客户端先向服务器端索要公钥，然后用公钥加密信息，服务器收到密文后，用自己的私钥解密。这就存在些问题，如何保证公钥不被篡改和信任度？所以这里就需要借助第三方权威机构 CA（数字证书认证机构），将服务器公钥放在数字证书（由数字证书认证机构颁发）中，只要证书是可信的，公钥就是可信的。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwOTg5NzY5_size_16_color_FFFFFF_t_70 15]

通过数字证书的方式保证服务器公钥的身份，解决冒充的风险

## 17.HTTPS 是如何建立连接的？其间交互了什么？ ##

SSL/TLS 协议基本流程：  
1.TCP 三次同步握手  
2.客户端向服务器索要并验证服务器的公钥  
3.双方协商生产「会话秘钥」  
4.SSL 安全加密隧道协商完成  
5.双方采用「会话秘钥」进行加密通信。  
2，3步是 SSL/TLS 的建立过程，也就是握手阶段 SSL/TLS 的握手阶段涉及四次通信，可见下图：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwOTg5NzY5_size_16_color_FFFFFF_t_70 16]

SSL/TLS 协议建立的详细流程：

1.  ClientHello  
    首先，由客户端向服务器发起加密通信请求，也就是 ClientHello 请求。在这一步，客户端主要向服务器发送以下信息：（1）客户端支持的 SSL/TLS 协议版本，如 TLS 1.2 版本。（2）客户端生产的随机数（Client Random），后面用于生产「会话秘钥」。（3）客户端支持的密码套件列表，如 RSA 加密算法。
2.  SeverHello  
    服务器收到客户端请求后，向客户端发出响应，也就是 SeverHello。服务器回应的内容有如下内容：（1）确认 SSL/ TLS 协议版本，如果浏览器不支持，则关闭加密通信。（2）服务器生产的随机数（Server Random），后面用于生产「会话秘钥」。（3）确认的密码套件列表，如 RSA 加密算法。（4）服务器的数字证书。
3.  客户端回应  
    客户端收到服务器的回应之后，首先通过浏览器或者操作系统中的 CA 公钥，确认服务器的数字证书的真实性。如果证书没有问题，客户端会从数字证书中取出服务器的公钥，然后使用它加密报文，向服务器发送如下信息：  
    （1）一个随机数（pre-master key）。该随机数会被服务器公钥加密。  
    （2）加密通信算法改变通知，表示随后的信息都将用「会话秘钥」加密通信。  
    （3）客户端握手结束通知，表示客户端的握手阶段已经结束。  
    这一项同时把之前所有内容的发生的数据做个摘要，用来供服务端校验。上面第一项的随机数是整个握手阶段的第三个随机数，这样服务器和客户端就同时有三个随机数，接着就用双方协商的加密算法，各自生成本次通信的「会话秘钥」
4.  服务器的最后回应  
    服务器收到客户端的第三个随机数（pre-master key）之后，通过协商的加密算法，计算出本次通信的「会话秘钥」。然后，向客户端发生最后的信息：  
    （1）加密通信算法改变通知，表示随后的信息都将用「会话秘钥」加密通信。  
    （2）服务器握手结束通知，表示服务器的握手阶段已经结束。这一项同时把之前所有内容的发生的数据做个摘要，用来供客户端校验。  
    至此，整个 SSL/TLS 的握手阶段全部结束。接下来，客户端与服务器进入加密通信，就完全是使用普通的 HTTP 协议，只不过用「会话秘钥」加密内容。

## 18.UDP 和 TCP 的区别 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwOTg5NzY5_size_16_color_FFFFFF_t_70 17]

## 19.TCP 三次握手和四次挥手 ##

TCP 三次握手和四次挥手也是面试题的热门考点，它们分别对应 TCP 的连接和释放过程。下面就来简单认识一下这两个过程

**TCP 三次握手**

在了解具体的流程前，需要先认识几个概念  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwOTg5NzY5_size_16_color_FFFFFF_t_70 18]

*  SYN：它的全称是 Synchronize Sequence Numbers，同步序列编号。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 TCP 连接时，首先会发送的一个信号。客户端在接受到 SYN消息时，就会在自己的段内生成一个随机值 X。
 *  SYN-ACK：服务器收到 SYN 后，打开客户端连接，发送一个 SYN-ACK 作为答复。确认号设置为比接收到的序列号多一个，即 X +1，服务器为数据包选择的序列号是另一个随机数 Y。
 *  ACK：Acknowledge character, 确认字符，表示发来的数据已确认接收无误。最后，客户端将 ACK  
    发送给服务器。序列号被设置为所接收的确认值即 Y + 1。  
    ![在这里插入图片描述][20210717162346483.png]

如果用现实生活来举例的话就是  
小明 - 客户端 小红 - 服务端  
小明给小红打电话，接通了后，小明说喂，能听到吗，这就相当于是连接建立。

小红给小明回应，能听到，你能听到我说的话吗，这就相当于是请求响应。  
小明听到小红的回应后，好的，这相当于是连接确认。在这之后小明和小红就可以通话/交换信息了。

**TCP 四次挥手**

在连接终止阶段使用四次挥手，连接的每一端都会独立的终止。下面来描述一下这个过程。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwOTg5NzY5_size_16_color_FFFFFF_t_70 19]

首先，客户端应用程序决定要终止连接(这里服务端也可以选择断开连接)。这会使客户端将 FIN 发送到服务器，并进入 FIN\_WAIT\_1 状态。当客户端处于 FIN\_WAIT\_1 状态时，它会等待来自服务器的 ACK 响应。  
然后第二步，当服务器收到 FIN 消息时，服务器会立刻向客户端发送 ACK 确认消息。  
当客户端收到服务器发送的 ACK 响应后，客户端就进入 FIN\_WAIT\_2 状态，然后等待来自服务器的 FIN 消息  
服务器发送 ACK 确认消息后，一段时间（可以进行关闭后）会发送 FIN 消息给客户端，告知客户端可以进行关闭。  
当客户端收到从服务端发送的 FIN 消息时，客户端就会由 FIN\_WAIT\_2 状态变为 TIME\_WAIT 状态。处于 TIME\_WAIT 状态的客户端允许重新发送 ACK 到服务器为了防止信息丢失。客户端在 TIME\_WAIT 状态下花费的时间取决于它的实现，在等待一段时间后，连接关闭，客户端上所有的资源（包括端口号和缓冲区数据）都被释放。  
还是可以用上面那个通话的例子来进行描述  
小明对小红说，我所有的东西都说完了，我要挂电话了。  
小红说，收到，我这边还有一些东西没说。  
经过若干秒后，小红也说完了，小红说，我说完了，现在可以挂断了  
小明收到消息后，又等了若干时间后，挂断了电话。

## 20.说说TCP传输的三次握手四次挥手策略 ##

**三次握手**

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。  
用TCP协议把数据包送出去后，TCP不会对传送后的情况置之不理，它一定会向对方确认是否成功送达。握手过程中使用了TCP的标志：SYN和ACK

*  发送端首先发送一个带SYN标志的数据包给对方。
 *  接收端收到后，回传一个带有SYN/ACK标志的数据包以示传达确认信息。
 *  最后，发送端再回传一个带ACK标志的数据包，代表“握手”结束。

注意：若在握手过程中某个阶段莫名中断，TCP协议会再次以相同的顺序发送相同的数据包

**四次挥手**

断开一个TCP连接则需要四次挥手  
第一次挥手：主动关闭方发送一个FIN，用来关闭主动方到被动关闭方的数据传送，也就是主动关闭方告诉被动关闭方：我已经不会再给你发数据了(当然，在fin包之前发送出去的数据，如果没有收到对应的ack确认报文，主动关闭方依然会重发这些数据)，但是，此时主动关闭方还可以接受数据  
第二次挥手：被动关闭方收到FIN包后，发送一个ACK给对方，确认序号为收到序号+1（与SYN相同，一个FIN占用一个序号）  
第三次挥手：被动关闭方发送一个FIN，用来关闭被动关闭方到主动关闭方的数据传送，也就是告诉主动关闭方，我的数据也发送完了，不会再给你发数据了  
第四次挥手：主动关闭方收到FIN后，发送一个ACK给被动关闭方，确认序号为收到序号+1，至此，完成四次挥手

## 21.什么是无状态协议，HTTP 是无状态协议吗，怎么解决 ##

无状态协议(Stateless Protocol) 就是指浏览器对于事务的处理没有记忆能力。举个例子来说就是比如客户请求获得网页之后关闭浏览器，然后再次启动浏览器，登录该网站，但是服务器并不知道客户关闭了一次浏览器。  
HTTP 就是一种无状态的协议，他对用户的操作没有记忆能力。可能大多数用户不相信，他可能觉得每次输入用户名和密码登陆一个网站后，下次登陆就不再重新输入用户名和密码了。这其实不是 HTTP 做的事情，起作用的是一个叫做 小甜饼(Cookie) 的机制。它能够让浏览器具有记忆能力。  
如果浏览器允许 cookie 的话，查看方式 chrome://settings/content/cookies  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwOTg5NzY5_size_16_color_FFFFFF_t_70 20]

也就说明记忆芯片通电了…… 当向服务端发送请求时，服务端会发送一个认证信息，服务器第一次接收到请求时，开辟了一块 Session 空间（创建了Session对象），同时生成一个 sessionId ，并通过响应头的 Set-Cookie：JSESSIONID=XXXXXXX 命令，向客户端发送要求设置 Cookie 的响应；客户端收到响应后，在本机客户端设置了一个 JSESSIONID=XXXXXXX 的 Cookie 信息，该 Cookie 的过期时间为浏览器会话结束；  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwOTg5NzY5_size_16_color_FFFFFF_t_70 21]

接下来客户端每次向同一个网站发送请求时，请求头都会带上该 Cookie信息（包含 sessionId ）， 然后，服务器通过读取请求头中的 Cookie 信息，获取名称为 JSESSIONID 的值，得到此次请求的 sessionId。这样浏览器才具有了记忆能力。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwOTg5NzY5_size_16_color_FFFFFF_t_70 22]

还有一种方式是使用 JWT 机制，它也是能够让浏览器具有记忆能力的一种机制。与 Cookie 不同，JWT 是保存在客户端的信息，它广泛的应用于单点登录的情况。JWT 具有两个特点

*  JWT 的 Cookie 信息存储在客户端，而不是服务端内存中。也就是说，JWT 直接本地进行验证就可以，验证完毕后，这个 Token就会在 Session 中随请求一起发送到服务器，通过这种方式，可以节省服务器资源，并且 token 可以进行多次验证。
 *  JWT 支持跨域认证，Cookies 只能用在单个节点的域或者它的子域中有效。如果它们尝试通过第三个节点访问，就会被禁止。使用 JWT可以解决这个问题，使用 JWT 能够通过多个节点进行用户认证，也就是常说的跨域认证。

## 22.OSI与TCP/IP各层的结构与功能,都有哪些协议? ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwOTg5NzY5_size_16_color_FFFFFF_t_70 23]

**应用层**

应用层(application-layer）的任务是通过应用进程间的交互来完成特定网络应用。应用层协议定义的是应用进程（进程：主机中正在运行的程序）间的通信和交互的规则。对于不同的网络应用需要不同的应用层协议。在互联网中应用层协议很多，如域名系统DNS，支持万维网应用的 HTTP协议，支持电子邮件的 SMTP协议等等。把应用层交互的数据单元称为报文。

**域名系统**

域名系统(Domain Name System缩写 DNS，Domain Name被译为域名)是因特网的一项核心服务，它作为可以将域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库，能够使人更方便的访问互联网，而不用去记住能够被机器直接读取的IP数串。（百度百科）例如：一个公司的 Web 网站可看作是它在网上的门户，而域名就相当于其门牌地址，通常域名都使用该公司的名称或简称。例如上面提到的微软公司的域名，类似的还有：IBM 公司的域名是 www.ibm.com、Oracle 公司的域名是 www.oracle.com、Cisco公司的域名是 www.cisco.com 等。

**HTTP协议**

超文本传输协议（HTTP，HyperText Transfer Protocol)是互联网上应用最为广泛的一种网络协议。所有的 WWW（万维网） 文件都必须遵守这个标准。设计 HTTP 最初的目的是为了提供一种发布和接收 HTML 页面的方法。

**运输层**

运输层(transport layer)的主要任务就是负责向两台主机进程之间的通信提供通用的数据传输服务。应用进程利用该服务传送应用层报文。“通用的”是指并不针对某一个特定的网络应用，而是多种应用可以使用同一个运输层服务。由于一台主机可同时运行多个线程，因此运输层有复用和分用的功能。所谓复用就是指多个应用层进程可同时使用下面运输层的服务，分用和复用相反，是运输层把收到的信息分别交付上面应用层中的相应进程。  
运输层主要使用以下两种协议:

*  传输控制协议 TCP（Transmission Control Protocol）–提供面向连接的，可靠的数据传输服务。
 *  用户数据协议 UDP（User Datagram Protocol）–提供无连接的，尽最大努力的数据传输服务（不保证数据传输的可靠性）。

**网络层**

在 计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能会经过很多个数据链路，也可能还要经过很多通信子网。网络层的任务就是选择合适的网间路由和交换结点， 确保数据及时传送。 在发送数据时，网络层把运输层产生的  
报文段或用户数据报封装成分组和包进行传送。在 TCP/IP 体系结构中，由于网络层使用 IP 协议，因此分组也叫 IP 数据报 ，简称 数据报。  
这里要注意：不要把运输层的“用户数据报 UDP ”和网络层的“ IP 数据报”弄混。另外，无论是哪一层的数据单元，都可笼统地用“分组”来表示。  
这里强调指出，网络层中的“网络”二字已经不是通常谈到的具体网络，而是指计算机网络体系结构模型中第三层的名称.  
互联网是由大量的异构（heterogeneous）网络通过路由器（router）相互连接起来的。互联网使用的网络层协议是无连接的网际协议（Intert Protocol）和许多路由选择协议，因此互联网的网络层也叫做网际层或IP层。

**数据链路层**

数据链路层(data link layer)通常简称为链路层。两台主机之间的数据传输，总是在一段一段的链路上传送的，这就需要使用专门的链路层的协议。 在两个相邻节点之间传送数据时，数据链路层将网络层交下来的 IP 数据报组装成帧，在两个相邻节点间的链路上传送帧。每一帧包括数据和必要的控制信息（如同步信息，地址信息，差错控制等）。  
在接收数据时，控制信息使接收端能够知道一个帧从哪个比特开始和到哪个比特结束。这样，数据链路层在收到一个帧后，就可从中提出数据部分，上交给网络层。 控制信息还使接收端能够检测到所收到的帧中有误差错。如果发现差错，数据链路层就简单地丢弃这个出了差错的帧，以避免继续在网络中传送下去白白浪费网络资源。如果需要改正数据在链路层传输时出现差错（这就是说，数据链路层不仅要检错，而且还要纠错），那么就要采用可靠性传输协议来纠正出现的差错。这种方法会使链路层的协议复杂些。

**物理层**

在物理层上所传送的数据单位是比特。 物理层(physical layer)的作用是实现相邻计算机节点之间比特流的透明传送，尽可能屏蔽掉具体传输介质和物理设备的差异。 使其上面的数据链路层不必考虑网络的具体传输介质是什么。“透明传送比特流”表示经实际电路传送后的比特流没有发生变化，对传送的比特流来说，这个电路好像是看不见的。  
在互联网使用的各种协中最重要和最著名的就是 TCP/IP 两个协议。现在人们经常提到的TCP/IP并不一定单指TCP和IP这两个具体的协议，而往往表示互联网所使用的整个TCP/IP协议族。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwOTg5NzY5_size_16_color_FFFFFF_t_70 24]

## 23.TCP协议如何保证可靠传输 ##

1.应用数据被分割成 TCP 认为最适合发送的数据块。  
2.TCP 给发送的每一个包进行编号，接收方对数据包进行排序，把有序数据传送给应用层。  
3.校验和： TCP 将保持它首部和数据的检验和。这是一个端到端的检验和，目的是检测数据在传输过程中的任何变化。如果收到段的检验和有差错，TCP 将丢弃这个报文段和不确认收到此报文段。  
4.流量控制： TCP 连接的每一方都有固定大小的缓冲空间，TCP的接收端只允许发送端发送接收端缓冲区能接纳的数据。当接收方来不及处理发送方的数据，能提示发送方降低发送的速率，防止包丢失。TCP 使用的流量控制协议是可变大小的滑动窗口协议。 （TCP 利用滑动窗口实现流量控制）  
5.拥塞控制： 当网络拥塞时，减少数据的发送。  
6.ARQ协议： 也是为了实现可靠传输的，它的基本原理就是每发完一个分组就停止发送，等待对方确认。在收到确认后再发下一个分组。  
7.超时重传： 当 TCP 发出一个段后，它启动一个定时器，等待目的端确认收到这个报文段。如果不能及时收到一个确认，将重发这个报文段。  
8.TCP 的接收端会丢弃重复的数据。

## 24.说说ARQ协议 ##

自动重传请求（Automatic Repeat-reQuest，ARQ）是OSI模型中数据链路层和传输层的错误纠正协议之一。它通过使用确认和超时这两个机制，在不可靠服务的基础上实现可靠的信息传输。如果发送方在发送后一段时间之内没有收到确认帧，它通常会重新发送。ARQ包括停止等待ARQ协议和连续ARQ协议。

## 25.什么是滑动窗口和流量控制 ##

TCP 利用滑动窗口实现流量控制。流量控制是为了控制发送方发送速率，保证接收方来得及接收。 接收方发送的确认报文中的窗口字段可以用来控制发送方窗口大小，从而影响发送方的发送速率。将窗口字段设置为 0，则发送方不能发送数据。

## 26.什么是拥塞控制 ##

在某段时间，若对网络中某一资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分，网络的性能就要变坏。这种情况就叫拥塞。拥塞控制就是为了防止过多的数据注入到网络中，这样就可以使网络中的路由器或链路不致过载。拥塞控制所要做的都有一个前提，就是网络能够承受现有的网络负荷。拥塞控制是一个全局性的过程，涉及到所有的主机，所有的路由器，以及与降低网络传输性能有关的所有因素。相反，流量控制往往是点对点通信量的控制，是个端到端的问题。流量控制所要做到的就是抑制发送端发送数据的速率，以便使接收端来得及接收。  
为了进行拥塞控制，TCP 发送方要维持一个 拥塞窗口(cwnd) 的状态变量。拥塞控制窗口的大小取决于网络的拥塞程度，并且动态变化。发送方让自己的发送窗口取为拥塞窗口和接收方的接受窗口中较小的一个。  
TCP的拥塞控制采用了四种算法，即 慢开始 、 拥塞避免 、快重传 和 快恢复。在网络层也可以使路由器采用适当的分组丢弃策略（如主动队列管理 AQM），以减少网络拥塞的发生。  
慢开始： 慢开始算法的思路是当主机开始发送数据时，如果立即把大量数据字节注入到网络，那么可能会引起网络阻塞，因为现在还不知道网络的符合情况。经验表明，较好的方法是先探测一下，即由小到大逐渐增大发送窗口，也就是由小到大逐渐增大拥塞窗口数值。cwnd初始值为1，每经过一个传播轮次，cwnd加倍。  
拥塞避免： 拥塞避免算法的思路是让拥塞窗口cwnd缓慢增大，即每经过一个往返时间RTT就把发送放的cwnd加1.  
快重传与快恢复： 在 TCP/IP 中，快速重传和恢复（fast retransmit and recovery，FRR）是一种拥塞控制算法，它能快速恢复丢失的数据包。没有 FRR，如果数据包丢失了，TCP 将会使用定时器来要求传输暂停。在暂停的这段时间内，没有新的或复制的数据包被发送。有了 FRR，如果接收机接收到一个不按顺序的数据段，它会立即给发送机发送一个重复确认。如果发送机接收到三个重复确认，它会假定确认件指出的数据段丢失了，并立即重传这些丢失的数据段。有了 FRR，就不会因为重传时要求的暂停被耽误。  
当有单独的数据包丢失时，快速重传和恢复（FRR）能最有效地工作。当有多个数据信息包在某一段很短的时间内丢失时，它则不能很有效地工作。

## 27.在浏览器中输入url地址 ->> 显示主页的过程？ ##

总体来说分为以下几个过程:  
1.DNS解析  
2.TCP连接  
3.发送HTTP请求  
4.服务器处理请求并返回HTTP报文  
5.浏览器解析渲染页面  
6.连接结束  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwOTg5NzY5_size_16_color_FFFFFF_t_70 25]

## 28.HTTP长连接,短连接 ##

在HTTP/1.0中默认使用短连接。也就是说，客户端和服务器每进行一次HTTP操作，就建立一次连接，任务结束就中断连接。当客户端浏览器访问的某个HTML或其他类型的Web页中包含有其他的Web资源（如JavaScript文件、图像文件、CSS文件等），每遇到这样一个Web资源，浏览器就会重新建立一个HTTP会话。 而从HTTP/1.1起，默认使用长连接，用以保持连接特性。使用长连接的HTTP协议，会在响应头加入这行代码：

Connection:keep-alive

在使用长连接的情况下，当一个网页打开完成后，客户端和服务器之间用于传输HTTP数据的TCP连接不会关闭，客户端再次访问这个服务器时，会继续使用这一条已经建立的连接。Keep-Alive不会永久保持连接，它有一个保持时间，可以在不同的服务器软件（如Apache）中设定这个时间。实现长连接需要客户端和服务端都支持长连接。 HTTP协议的长连接和短连接，实质上是TCP协议的长连接和短连接。

## 29.Cookie的作用是什么?和Session有什么区别？ ##

Cookie 和 Session都是用来跟踪浏览器用户身份的会话方式，但是两者的应用场景不太一样。  
Cookie 一般用来保存用户信息 比如  
①在 Cookie 中保存已经登录过得用户信息，下次访问网站的时候页面可以自动帮你登录的一些基本信息给填了；  
②一般的网站都会有保持登录也就是说下次你再访问网站的时候就不需要重新登录了，这是因为用户登录的时候可以存放了一个 Token 在 Cookie 中，下次登录的时候只需要根据 Token 值来查找用户即可(为了安全考虑，重新登录一般要将 Token 重写)；  
③登录一次网站后访问网站其他页面不需要重新登录。  
Session 的主要作用就是通过服务端记录用户的状态。 典型的场景是购物车，当你要添加商品到购物车的时候，系统不知道是哪个用户操作的，因为 HTTP 协议是无状态的。服务端给特定的用户创建特定的 Session 之后就可以标识这个用户并且跟踪这个用户了。

Cookie 数据保存在客户端(浏览器端)，Session 数据保存在服务器端。  
Cookie 存储在客户端中，而Session存储在服务器上，相对来说 Session 安全性更高。如果要在 Cookie 中存储一些敏感信息，不要直接写入 Cookie 中，最好能将 Cookie 信息加密然后使用到的时候再去服务器端解密。

## 30.URI和URL的区别是什么? ##

URI(Uniform Resource Identifier) 是统一资源标志符，可以唯一标识一个资源。  
URL(Uniform Resource Location) 是统一资源定位符，可以提供该资源的路径。它是一种具体的 URI，即 URL 可以用来标识一个资源，而且还指明了如何 locate 这个资源。  
URI的作用像身份证号一样，URL的作用更像家庭住址一样。URL是一种具体的URI，它不仅唯一标识资源，而且还提供了定位该资源的信息。

## 31.HTTP常见的状态码有哪些？ ##

*  1xx：指示信息–表示请求已接收，继续处理
 *  2xx：成功–表示请求已被成功接收、理解、接受
 *  3xx：重定向–要完成请求必须进行更进一步的操作
 *  4xx：客户端错误–请求有语法错误或请求无法实现
 *  5xx：服务器端错误–服务器未能实现合法的请求

常见的状态码：

*  200：请求被正常处理
 *  204：请求被受理但没有资源可以返回
 *  206：客户端只是请求资源的一部分，服务器只对请求的部分资源执行GET方法，相应报文中通过Content-Range指定范围的资源。
 *  301：永久性重定向
 *  302：临时重定向
 *  303：与302状态码有相似功能，只是它希望客户端在请求一个URI的时候，能通过GET方法重定向到另一个URI上
 *  304：发送附带条件的请求时，条件不满足时返回，与重定向无关
 *  307：临时重定向，与302类似，只是强制要求使用POST方法
 *  400：请求报文语法有误，服务器无法识别
 *  401：请求需要认证
 *  403：请求的对应资源禁止被访问
 *  404：服务器无法找到对应资源
 *  500：服务器内部错误
 *  503：服务器正忙

## 32.说说常见的常见HTTP首部字段？ ##

通用首部字段（请求报文与响应报文都会使用的首部字段）  
Date：创建报文时间Connection：连接的管理Cache-Control：缓存的控制Transfer-Encoding：报文主体的传输编码方式  
请求首部字段（请求报文会使用的首部字段）  
Host：请求资源所在服务器Accept：可处理的媒体类型Accept-Charset：可接收的字符集Accept-Encoding：可接受的内容编码Accept-Language：可接受的自然语言  
响应首部字段（响应报文会使用的首部字段）  
Accept-Ranges：可接受的字节范围Location：令客户端重新定向到的URIServer：HTTP服务器的安装信息  
实体首部字段（请求报文与响应报文的的实体部分使用的首部字段）  
Allow：资源可支持的HTTP方法Content-Type：实体主类的类型Content-Encoding：实体主体适用的编码方式Content-Language：实体主体的自然语言Content-Length：实体主体的的字节数Content-Range：实体主体的位置范围，一般用于发出部分请求时使用

## 33.HTTPS方式与web服务器通信的步骤？ ##

1、客户使用HTTPS的URL访问web服务器，要求与web服务器建立SSL连接  
2、web服务器收到客户端请求后，将网站的证书信息（证书中包含公钥）传送一份给客户端  
3、客户端的浏览器与web服务器开始协商SSL连接的安全等级，也就是信息的加密等级  
4、客户端的浏览器根据双方同意的安全等级，建立会话秘钥，然后利用网站的公钥将会话秘钥加密，并传送给网站  
5、web服务器利用自己的私钥解密出会话秘钥  
6、web服务器利用会话秘钥加密与客户端之间的通信

## 34.HTTP请求报文与响应报文格式？ ##

请求报文：  
a、请求行：包含请求方法、URI、HTTP版本信息  
b、请求首部字段  
c、请求内容实体  
响应报文：  
a、状态行：包含HTTP版本、状态码、状态码的原因短语  
b、响应首部字段  
c、响应内容实体

## 35.地址栏输入 URL 发生了什么？ ##

输入 URL 后到响应，都经历了哪些过程。

*  首先，需要在浏览器中的 URL 地址上，输入要访问的地址，如下

![在这里插入图片描述][20210717163002998.png]

*  然后，浏览器会根据输入的 URL 地址，去查找域名是否被本地 DNS 缓存，不同浏览器对 DNS 的设置不同，如果浏览器缓存了访问的URL 地址，那就直接返回 ip。如果没有缓存 URL 地址，浏览器就会发起系统调用来查询本机 hosts 文件是否有配置 ip地址，如果找到，直接返回。如果找不到，就向网络中发起一个 DNS 查询。

首先来看一下 DNS 是啥，互联网中识别主机的方式有两种，通过主机名和 IP 地址。人们喜欢用名字的方式进行记忆，但是通信链路中的路由却喜欢定长、有层次结构的 IP 地址。所以就需要一种能够把主机名到 IP 地址的转换服务，这种服务就是由 DNS 提供的。DNS 的全称是 Domain Name System 域名系统。DNS 是一种由分层的 DNS 服务器实现的分布式数据库。DNS 运行在 UDP 上，使用 53 端口。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwOTg5NzY5_size_16_color_FFFFFF_t_70 26]

DNS 是一种分层数据库，它的主要层次结构如下  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwOTg5NzY5_size_16_color_FFFFFF_t_70 27]

一般域名服务器的层次结构主要是以上三种，除此之外，还有另一类重要的 DNS 服务器，它是 本地 DNS 服务器(local DNS server)。严格来说，本地 DNS 服务器并不属于上述层次结构，但是本地 DNS 服务器又是至关重要的。每个 ISP(Internet Service Provider) 比如居民区的 ISP 或者一个机构的 ISP 都有一台本地 DNS 服务器。当主机和 ISP 进行连接时，该 ISP 会提供一台主机的 IP 地址，该主机会具有一台或多台其本地 DNS 服务器的 IP地址。通过访问网络连接，用户能够容易的确定 DNS 服务器的 IP地址。当主机发出 DNS 请求后，该请求被发往本地 DNS 服务器，它起着代理的作用，并将该请求转发到 DNS 服务器层次系统中。  
首先，查询请求会先找到本地 DNS 服务器来查询是否包含 IP 地址，如果本地 DNS 无法查询到目标 IP 地址，就会向根域名服务器发起一个 DNS 查询。  
注意：DNS 涉及两种查询方式：一种是递归查询(Recursive query) ，一种是迭代查询(Iteration query)。《计算机网络：自顶向下方法》竟然没有给出递归查询和迭代查询的区别，找了一下网上的资料大概明白了下。 如果根域名服务器无法告知本地 DNS 服务器下一步需要访问哪个顶级域名服务器，就会使用递归查询； 如果根域名服务器能够告知 DNS 服务器下一步需要访问的顶级域名服务器，就会使用迭代查询。  
在由根域名服务器 -> 顶级域名服务器 -> 权威 DNS 服务器后，由权威服务器告诉本地服务器目标 IP 地址，再有本地 DNS 服务器告诉用户需要访问的 IP 地址。

*  第三步，浏览器需要和目标服务器建立 TCP 连接，需要经过三次握手的过程，具体的握手过程请参考上面的回答。
 *  在建立连接后，浏览器会向目标服务器发起 HTTP-GET 请求，包括其中的 URL，HTTP 1.1  
    后默认使用长连接，只需要一次握手即可多次传输数据。
 *  如果目标服务器只是一个简单的页面，就会直接返回。但是对于某些大型网站的站点，往往不会直接返回主机名所在的页面，而会直接重定向。返回的状态码就不是  
    200 ，而是 301,302 以 3 开头的重定向码，浏览器在获取了重定向响应后，在响应报文中 Location  
    项找到重定向地址，浏览器重新第一步访问即可。
 *  然后浏览器重新发送请求，携带新的 URL，返回状态码 200 OK，表示服务器可以响应请求，返回报文。

## 36.HTTPS的工作原理 ##

上面描述了一下 HTTP 的工作原理，下面来讲述一下 HTTPS 的工作原理。因为 HTTPS 不是一种新出现的协议，而是  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwOTg5NzY5_size_16_color_FFFFFF_t_70 28]

所以探讨 HTTPS 的握手过程，其实就是 SSL/TLS 的握手过程。  
TLS 旨在为 Internet 提供通信安全的加密协议。TLS 握手是启动和使用 TLS 加密的通信会话的过程。在 TLS 握手期间，Internet 中的通信双方会彼此交换信息，验证密码套件，交换会话密钥。 每当用户通过 HTTPS 导航到具体的网站并发送请求时，就会进行 TLS 握手。除此之外，每当其他任何通信使用HTTPS（包括 API 调用和在 HTTPS 上查询 DNS）时，也会发生 TLS 握手。  
TLS 具体的握手过程会根据所使用的密钥交换算法的类型和双方支持的密码套件而不同。以RSA 非对称加密来讨论这个过程。整个 TLS 通信流程图如下  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwOTg5NzY5_size_16_color_FFFFFF_t_70 29]

*  在进行通信前，首先会进行 HTTP 的三次握手，握手完成后，再进行 TLS 的握手过程
 *  ClientHello：客户端通过向服务器发送 hello 消息来发起握手过程。这个消息中会夹带着客户端支持的 TLS版本号(TLS1.0 、TLS1.2、TLS1.3) 、客户端支持的密码套件、以及一串 客户端随机数。
 *  ServerHello：在客户端发送 hello 消息后，服务器会发送一条消息，这条消息包含了服务器的 SSL  
    证书、服务器选择的密码套件和服务器生成的随机数。
 *  认证(Authentication)：客户端的证书颁发机构会认证 SSL 证书，然后发送 Certificate报文，报文中包含公开密钥证书。最后服务器发送 ServerHelloDone 作为 hello 请求的响应。第一部分握手阶段结束。
 *  加密阶段：在第一个阶段握手完成后，客户端会发送 ClientKeyExchange 作为响应，这个响应中包含了一种称为 Thepremaster secret 的密钥字符串，这个字符串就是使用上面公开密钥证书进行加密的字符串。随后客户端会发送ChangeCipherSpec，告诉服务端使用私钥解密这个 premaster secret 的字符串，然后客户端发送 Finished告诉服务端自己发送完成了。

Session key 其实就是用公钥证书加密的公钥。

*  实现了安全的非对称加密：然后，服务器再发送 ChangeCipherSpec 和 Finished 告诉客户端解密完成，至此实现了 RSA的非对称加密

[UDP]: https://www.bilibili.com/video/BV1Vb4y1y71h/
[T2.3_offer_linux]: https://www.bilibili.com/video/BV14v411z7H2/
[c_c_ linux]: https://ke.qq.com/course/417774?flowToken=1013300
[20210717160224765.png]: /images/20220829/e4e32189ab5a45e18411cf7763bb60f3.png
[20210717160302960.png]: /images/20220829/94be7195cd2f4c1e89a0aa70e4a87178.png
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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwOTg5NzY5_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20220829/afbc9a7ed3e64fd48384d810488f3371.png
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