计算机网络常见面试系列1

Andrew703 等级 193 0 0

前言

今天我们给大家介绍在面试中,计算机网络常见的面试题。计算机网络在计算机行业中是一门最基础的技术,无论是在开发项目还是在算法岗,项目的应用最终还是落实在用户的使用,网络的连接是至关重要的,因此,这就要求我们需要对计算机网络有一定的了解。接下来,这篇文章给大家介绍在面试中常见的计算机网络的知识点。当然,开发和算法岗对计算机网络的要求程度不同,相对而言,开发对计算机网络的要求其实更高一些。但是一些基础、核心、常见的问题要求我们要掌握。

面试题及参考答案

1、请你说一下TCP怎么保证可靠性,并且简述一下TCP建立连接和断开连接的过程

  • TCP保证可靠性:
    (1)序列号、确认应答、超时重传: 数据到达接收方,接收方需要发出一个确认应答,表示已经收到该数据段,并且确认序号会说明了它下一次需要接收的数据序列号。如果发送发迟迟未收到确认应答,那么可能是发送的数据丢失,也可能是确认应答丢失,这时发送方在等待一定时间后会进行重传。这个时间一般是2_RTT(报文段往返时间)+一个偏差值。
    (2)窗口控制与高速重发控制/快速重传(重复确认应答): TCP会利用窗口控制来提高传输速度,意思是在一个窗口大小内,不用一定要等到应答才能发送下一段数据,窗口大小就是无需等待确认而可以继续发送数据的最大值。如果不使用窗口控制,每一个没收到确认应答的数据都要重发。使用窗口控制,如果数据段1001-2000丢失,后面数据每次传输,确认应答都会不停地发送序号为1001的应答,表示我要接收1001开始的数据,发送端如果收到3次相同应答,就会立刻进行重发;但还有种情况有可能是数据都收到了,但是有的应答丢失了,这种情况不会进行重发,因为发送端知道,如果是数据段丢失,接收端不会放过它的,会疯狂向它提醒……
    (3)拥塞控制: 如果把窗口定的很大,发送端连续发送大量的数据,可能会造成网络的拥堵(大家都在用网,你在这狂发,吞吐量就那么大,当然会堵),甚至造成网络的瘫痪。所以TCP在为了防止这种情况而进行了拥塞控制。慢启动:定义拥塞窗口,一开始将该窗口大小设为1,之后每次收到确认应答(经过一个rtt),将拥塞窗口大小_2。拥塞避免:设置慢启动阈值,一般开始都设为65536。拥塞避免是指当拥塞窗口大小达到这个阈值,拥塞窗口的值不再指数上升,而是加法增加(每次确认应答/每个rtt,拥塞窗口大小+1),以此来避免拥塞。将报文段的超时重传看做拥塞,则一旦发生超时重传,我们需要先将阈值设为当前窗口大小的一半,并且将窗口大小设为初值1,然后重新进入慢启动过程。快速重传:在遇到3次重复确认应答(高速重发控制)时,代表收到了3个报文段,但是这之前的1个段丢失了,便对它进行立即重传。然后,先将阈值设为当前窗口大小的一半,然后将拥塞窗口大小设为慢启动阈值+3的大小。这样可以达到:在TCP通信时,网络吞吐量呈现逐渐的上升,并且随着拥堵来降低吞吐量,再进入慢慢上升的过程,网络不会轻易的发生瘫痪。
    TCP建立连接和断开连接的过程如图所示:

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  • 三次握手:

  1. Client将标志位SYN置为1,随机产生一个值seq=J,并将该数据包发送给Server,Client进入SYN_SENT状态,等待Server确认。
  2. Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接,Server将标志位SYN和ACK都置为1,ack=J+1,随机产生一个值seq=K,并将该数据包发送给Client以确认连接请求,Server进入SYN_RCVD状态。
  3. Client收到确认后,检查ack是否为J+1,ACK是否为1,如果正确则将标志位ACK置为1,ack=K+1,并将该数据包发送给Server,Server检查ack是否为K+1,ACK是否为1,如果正确则连接建立成功,Client和Server进入ESTABLISHED状态,完成三次握手,随后Client与Server之间可以开始传输数据了。
  • 四次挥手:
      由于TCP连接时全双工的,因此,每个方向都必须要单独进行关闭,这一原则是当一方完成数据发送任务后,发送一个FIN来终止这一方向的连接,收到一个FIN只是意味着这一方向上没有数据流动了,即不会再收到数据了,但是在这个TCP连接上仍然能够发送数据,直到这一方向也发送了FIN。首先进行关闭的一方将执行主动关闭,而另一方则执行被动关闭。
    1.数据传输结束后,客户端的应用进程发出连接释放报文段,并停止发送数据,客户端进入FIN_WAIT_1状态,此时客户端依然可以接收服务器发送来的数据。
    2.服务器接收到FIN后,发送一个ACK给客户端,确认序号为收到的序号+1,服务器进入CLOSE_WAIT状态。客户端收到后进入FIN_WAIT_2状态。
    3.当服务器没有数据要发送时,服务器发送一个FIN报文,此时服务器进入LAST_ACK状态,等待客户端的确认
    4.客户端收到服务器的FIN报文后,给服务器发送一个ACK报文,确认序列号为收到的序号+1。此时客户端进入TIME_WAIT状态,等待2MSL(MSL:报文段最大生存时间),然后关闭连接。

1.1 请你说一说TCP的三次握手和四次挥手的过程及原因

  • TCP的三次握手过程如下:
    C-> SYN -> S
    S->SYN/ACK->C
    C->ACK->S
  • TCP的四次挥手过程如下:
    C->FIN->S
    S->ACK->C
    S->FIN->C
    C->ACK->S
      三次握手的原因: 三次握手可以防止已经失效的连接请求报文突然又传输到服务器端导致的服务器资源浪费。例如,客户端先发送了一个SYN,但是由于网络阻塞,该SYN数据包在某个节点长期滞留。然后客户端又重传SYN数据包并正确建立TCP连接,然后传输完数据后关闭该连接。该连接释放后失效的SYN数据包才到达服务器端。在二次握手的前提下,服务器端会认为这是客户端发起的又一次请求,然后发送SYN ,并且在服务器端创建socket套接字,一直等待客户端发送数据。但是由于客户端并没有发起新的请求,所以会丢弃服务端的SYN 。此时服务器会一直等待客户端发送数据从而造成资源浪费。
      四次挥手的原因: 由于连接的关闭控制权在应用层,所以被动关闭的一方在接收到FIN包时,TCP协议栈会直接发送一个ACK确认包,优先关闭一端的通信。然后通知应用层,由应用层决定什么时候发送FIN包。应用层可以使用系统调用函数read==0来判断对端是否关闭连接。

1.2 请你说一说TCP拥塞控制?以及达到什么情况的时候开始减慢增长的速度?

  拥塞控制是防止过多的数据注入网络,使得网络中的路由器或者链路过载。流量控制是点对点的通信量控制,而拥塞控制是全局的网络流量整体性的控制。发送双方都有一个拥塞窗口——cwnd。
1、慢开始: 最开始发送方的拥塞窗口为1,由小到大逐渐增大发送窗口和拥塞窗口。每经过一个传输轮次,拥塞窗口cwnd加倍。当cwnd超过慢开始门限,则使用拥塞避免算法,避免cwnd增长过大。
2、拥塞避免: 每经过一个往返时间RTT,cwnd就增长1。另外在慢开始和拥塞避免的过程中,一旦发现网络拥塞,就把慢开始门限设为当前值的一半,并且重新设置cwnd为1,重新慢启动。(乘法减小,加法增大)
3、快重传: 接收方每次收到一个失序的报文段后就立即发出重复确认,发送方只要连续收到三个重复确认就立即重传(尽早重传未被确认的报文段)。
4、快恢复: 当发送方连续收到了三个重复确认,就乘法减半(慢开始门限减半),将当前的cwnd设置为慢开始门限,并且采用拥塞避免算法(连续收到了三个重复请求,说明当前网络可能没有拥塞)。
   采用快恢复算法时,慢开始只在建立连接和网络超时才使用。

  • 采用慢开始和拥塞避免算法的时候
  1. 一旦cwnd>慢开始门限,就采用拥塞避免算法,减慢增长速度
  2. 一旦出现丢包的情况,就重新进行慢开始,减慢增长速度
  • 采用快恢复和快重传算法的时候
  1. 一旦cwnd>慢开始门限,就采用拥塞避免算法,减慢增长速度
  2. 一旦发送方连续收到了三个重复确认,就采用拥塞避免算法,减慢增长速度

1.3 请问tcp握手为什么两次不可以?为什么不用四次?

  • 两次不可以:
      tcp是全双工通信,两次握手只能确定单向数据链路是可以通信的,并不能保证反向的通信正常。
  • 不用四次:
      本来握手应该和挥手一样都是需要确认两个方向都能联通的,本来模型应该是:
      1.客户端发送syn0给服务器
      2.服务器收到syn0,回复ack(syn0+1)
      3.服务器发送syn1
      4.客户端收到syn1,回复ack(syn1+1)
      因为tcp是全双工的,上边的四部确认了数据在两个方向上都是可以正确到达的,但是2,3步没有没有上下的联系,可以将其合并,加快握手效率,所有就变成了3步握手。

1.4 请你说一下阻塞,非阻塞,同步,异步

  • 阻塞和非阻塞:调用者在事件没有发生的时候,一直在等待事件发生,不能去处理别的任务这是阻塞。调用者在事件没有发生的时候,可以去处理别的任务这是非阻塞。
  • 同步和异步:调用者必须循环自去查看事件有没有发生,这种情况是同步。调用者不用自己去查看事件有没有发生,而是等待着注册在事件上的回调函数通知自己,这种情况是异步

1.5 请你说一说TCP的流量控制

  • 滑动窗口机制:
      滑动窗口协议的基本原理就是在任意时刻,发送方都维持了一个连续的允许发送的帧的序号,称为发送窗口;同时,接收方也维持了一个连续的允许接收的帧的序号,称为接收窗口。发送窗口和接收窗口的序号的上下界不一定要一样,甚至大小也可以不同。不同的滑动窗口协议窗口大小一般不同。发送方窗口内的序列号代表了那些已经被发送,但是还没有被确认的帧,或者是那些可以被发送的帧。

1.6 tcp拆包组装包是如何实现的

  • 拆包
      对于拆包目前常用的是以下两种方式:
    1、动态缓冲区暂存方式。之所以说缓冲区是动态的是因为当需要缓冲的数据长度超出缓冲区的长度时会增大缓冲区长度。
      大概过程描述如下:
      A 为每一个连接动态分配一个缓冲区,同时把此缓冲区和 SOCKET 关联,常用的是通过结构体关联。
      B 当接收到数据时首先把此段数据存放在缓冲区中。
      C 判断缓存区中的数据长度是否够一个包头的长度,如不够,则不进行拆包操作。
      D 根据包头数据解析出里面代表包体长度的变量。

  E 判断缓存区中除包头外的数据长度是否够一个包体的长度,如不够,则不进行拆包操作。
  F 取出整个数据包,这里的"取"的意思是不光从缓冲区中拷贝出数据包,而且要把此数据包从缓存区中删除掉。删除的办法就是把此包后面的数据移动到缓冲区的起始地址。
  这种方法有两个缺点:
1)为每个连接动态分配一个缓冲区增大了内存的使用;
2)有三个地方需要拷贝数据,一个地方是把数据存放在缓冲区,一个地方是把完整的数据包从缓冲区取出来,一个地方是把数据包从缓冲区中删除。这种拆包的改进方法会解决和完善部分缺点。
2、利用底层的缓冲区来进行拆包
  由于TCP也维护了一个缓冲区,所以我们完全可以利用TCP的缓冲区来缓存我们的数据,这样一来就不需要为每一个连接分配一个缓冲区了。另一方面我们知道 recv 或者 wsarecv 都有一个参数,用来表示我们要接收多长长度的数据。利用这两个条件我们就可以对第一种方法进行优化了。
  对于阻塞 SOCKET 来说,我们可以利用一个循环来接收包头长度的数据,然后解析出代表包体长度的那个变量,再用一个循环来接收包体长度的数据。

2、请你说一说TCP的模型,状态转移

首先四层TCP/IP模型如下:

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其状态转移图如下:

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3、请回答一下HTTP和HTTPS的区别,以及HTTPS有什么缺点?

  • HTTP协议和HTTPS协议区别如下:
    1)HTTP协议是以明文的方式在网络中传输数据,而HTTPS协议传输的数据则是经过TLS加密后的,HTTPS具有更高的安全性
    2)HTTPS在TCP三次握手阶段之后,还需要进行SSL 的handshake,协商加密使用的对称加密密钥
    3)HTTPS协议需要服务端申请证书,浏览器端安装对应的根证书
    4)HTTP协议端口是80,HTTPS协议端口是443
  • HTTPS优点:
    ①、HTTPS传输数据过程中使用密钥进行加密,所以安全性更高
    ②、HTTPS协议可以认证用户和服务器,确保数据发送到正确的用户和服务器
  • HTTPS缺点:
  1. HTTPS握手阶段延时较高:由于在进行HTTP会话之前还需要进行SSL握手,因此HTTPS协议握手阶段延时增加
  2. HTTPS部署成本高:一方面HTTPS协议需要使用证书来验证自身的安全性,所以需要购买CA证书;另一方面由于采用HTTPS协议需要进行加解密的计算,占用CPU资源较多,需要的服务器配置或数目高

3.1 请你讲讲HTTP1.1和1.0的区别

  • 主要区别主要体现在:
       缓存处理,在HTTP1.0中主要使用header里的If-Modified-Since,Expires来做为缓存判断的标准,HTTP1.1则引入了更多的缓存控制策略例如Entity tag,If-Unmodified-Since, If-Match, If-None-Match等更多可供选择的缓存头来控制缓存策略。
      带宽优化及网络连接的使用,HTTP1.0中,存在一些浪费带宽的现象,例如客户端只是需要某个对象的一部分,而服务器却将整个对象送过来了,并且不支持断点续传功能,HTTP1.1则在请求头引入了range头域,它允许只请求资源的某个部分,即返回码是206(Partial Content),这样就方便了开发者自由的选择以便于充分利用带宽和连接。
      错误通知的管理,在HTTP1.1中新增了24个错误状态响应码,如409(Conflict)表示请求的资源与资源的当前状态发生冲突;410(Gone)表示服务器上的某个资源被永久性的删除。
      Host头处理,在HTTP1.0中认为每台服务器都绑定一个唯一的IP地址,因此,请求消息中的URL并没有传递主机名(hostname)。但随着虚拟主机技术的发展,在一台物理服务器上可以存在多个虚拟主机(Multi-homed Web Servers),并且它们共享一个IP地址。HTTP1.1的请求消息和响应消息都应支持Host头域,且请求消息中如果没有Host头域会报告一个错误(400 Bad Request)。
      长连接,HTTP 1.1支持长连接(PersistentConnection)和请求的流水线(Pipelining)处理,在一个TCP连接上可以传送多个HTTP请求和响应,减少了建立和关闭连接的消耗和延迟,在HTTP1.1中默认开启Connection: keep-alive,一定程度上弥补了HTTP1.0每次请求都要创建连接的缺点。

4、请你说一说HTTP返回码

  • HTTP协议的响应报文由状态行、响应头部和响应包体组成,其响应状态码总体描述如下:
    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。
  • 常见状态代码、状态描述的详细说明如下。
    200 OK: 客户端请求成功。
    206 partial content 服务器已经正确处理部分GET请求,实现断点续传或同时分片下载,该请求必须包含Range请求头来指示客户端期望得到的范围
    300 multiple choices(可选重定向): 被请求的资源有一系列可供选择的反馈信息,由浏览器/用户自行选择其中一个。
    301 moved permanently(永久重定向): 该资源已被永久移动到新位置,将来任何对该资源的访问都要使用本响应返回的若干个URI之一。
    302 move temporarily(临时重定向): 请求的资源现在临时从不同的URI中获得,
    304:not modified : 如果客户端发送一个待条件的GET请求并且该请求以经被允许,而文档内容未被改变,则返回304,该响应不包含包体(即可直接使用缓存)。304(未修改)自从上次请求后,请求的网页未修改过。服务器返回此响应时,不会返回网页内容。如果网页自请求者上次请求后再也没有更改过,您应将服务器配置为返回此响应(称为 If-Modified-Since HTTP 标头)。服务器可以告诉 Googlebot 自从上次抓取后网页没有变更,进而节省带宽和开销。
    403 Forbidden: 服务器收到请求,但是拒绝提供服务。
    t Found: 请求资源不存在,举个例子:输入了错误的URL。

4.1 请你来说一说HTTP协议

  • HTTP协议: HTTP协议是Hyper Text Transfer Protocol(超文本传输协议)的缩写,是用于从万维网(WWW:World Wide Web)服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。HTTP是一个基于TCP/IP通信协议来传递数据(HTML 文件,图片文件,查询结果等)。HTTP是一个属于应用层的面向对象的协议,由于其简捷、快速的方式,适用于分布式超媒体信息系统。它于1990年提出,经过几年的使用与发展,得到不断地完善和扩展。目前在WWW中使用的是HTTP/1.0的第六版,HTTP/1.1的规范化工作正在进行之中,而且HTTP-NG(Next Generation of HTTP)的建议已经提出。HTTP协议工作于客户端-服务端架构为上。浏览器作为HTTP客户端通过URL向HTTP服务端即WEB服务器发送所有请求。Web服务器根据接收到的请求后,向客户端发送响应信息。
  • HTTP协议特点
    1、简单快速: 客户向服务器请求服务时,只需传送请求方法和路径。请求方法常用的有GET、HEAD、POST。每种方法规定了客户与服务器联系的类型不同。由于HTTP协议简单,使得HTTP服务器的程序规模小,因而通信速度很快。
    2、灵活: HTTP允许传输任意类型的数据对象。正在传输的类型由Content-Type加以标记。
    3、无连接: 无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求,并收到客户的应答后,即断开连接。采用这种方式可以节省传输时间。
    4、无状态: HTTP协议是无状态协议。无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力。缺少状态意味着如果后续处理需要前面的信息,则它必须重传,这样可能导致每次连接传送的数据量增大。另一方面,在服务器不需要先前信息时它的应答就较快。
    5、支持B/S及C/S模式。
    6、默认端口80
    7、基于TCP协议
  • HTTP过程概述:
       HTTP协议定义Web客户端如何从Web服务器请求Web页面,以及服务器如何把Web页面传送给客户端。HTTP协议采用了请求/响应模型。客户端向服务器发送一个请求报文,请求报文包含请求的方法、URL、协议版本、请求头部和请求数据。服务器以一个状态行作为响应,响应的内容包括协议的版本、成功或者错误代码、服务器信息、响应头部和响应数据。
  • HTTP 请求/响应的步骤如下:
    1、客户端连接到Web服务器
    2、发送HTTP请求
    3、服务器接受请求并返回HTTP响应
    4、释放连接TCP连接
    5、客户端浏览器解析HTML内容
  • 在浏览器地址栏键入URL,按下回车之后会经历以下流程:
    1、浏览器向 DNS 服务器请求解析该 URL 中的域名所对应的 IP 地址;
    2、解析出 IP 地址后,根据该 IP 地址和默认端口80,和服务器建立TCP连接;
    3、浏览器发出读取文件(URL中域名后面部分对应的文件)的HTTP 请求,该请求报文作为 TCP 三次握手的第三个报文的数据发送给服务器;
    4、服务器对浏览器请求作出响应,并把对应的 html 文本发送给浏览器;
    5、释放 TCP连接;
    6、浏览器将该 html 文本并显示内容;

4.2 请你来说一下GET和POST的区别

  • 概括
       对于GET方式的请求,浏览器会把http header和data一并发送出去,服务器响应200(返回数据);而对于POST,浏览器先发送header,服务器响应100 continue,浏览器再发送data,服务器响应200 ok(返回数据)。
  • 区别:
    1、get参数通过url传递,post放在request body中。
    2、get请求在url中传递的参数是有长度限制的,而post没有。
    3、get比post更不安全,因为参数直接暴露在url中,所以不能用来传递敏感信息。
    4、get请求只能进行url编码,而post支持多种编码方式。
    5、get请求会浏览器主动cache,而post支持多种编码方式。
    6、get请求参数会被完整保留在浏览历史记录里,而post中的参数不会被保留。
    7、GET和POST本质上就是TCP链接,并无差别。但是由于HTTP的规定和浏览器/服务器的限制,导致他们在应用过程中体现出一些不同。
    8、GET产生一个TCP数据包;POST产生两个TCP数据包。

4.3 请你说一下HTTP协议会话结束标志怎么截出来?

看tcp连接是否有断开的四部挥手阶段。

4.4 请你说明一下,SSL四次握手的过程

  • 客户端发出请求
    首先,客户端(通常是浏览器)先向服务器发出加密通信的请求,这被叫做ClientHello请求。
  • 服务器回应
    服务器收到客户端请求后,向客户端发出回应,这叫做SeverHello。
  • 客户端回应
      客户端收到服务器回应以后,首先验证服务器证书。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。
  • 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,计算生成本次会话所用的"会话密钥"。然后,向客户端最后发送下面信息。
    (1)编码改变通知,表示随后的信息都将用双方商定的加密方法和密钥发送。
    (2)服务器握手结束通知,表示服务器的握手阶段已经结束。这一项同时也是前面发送的所有内容的hash值,用来供客户端校验。
      至此,整个握手阶段全部结束。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"会话密钥"加密内容。

4.5 请谈一下,你知道的HTTP请求,并说明应答码502和504的区别

OPTIONS: 返回服务器针对特定资源所支持的HTTP请求方法。也可以利用向Web服务器发送'*'的请求来测试服务器的功能性。
HEAD: 向服务器索要与GET请求相一致的响应,只不过响应体将不会被返回。这一方法可以在不必传输整个响应内容的情况下,就可以获取包含在响应消息头中的元信息。

GET: 向特定的资源发出请求。
POST: 向指定资源提交数据进行处理请求(例如提交表单或者上传文件)。数据被包含在请求体中。POST请求可能会导致新的资源的创建和/或已有资源的修改。
PUT: 向指定资源位置上传其最新内容。
DELETE: 请求服务器删除Request-URI所标识的资源。
TRACE: 回显服务器收到的请求,主要用于测试或诊断。
CONNECT: HTTP/1.1协议中预留给能够将连接改为管道方式的代理服务器。
  虽然HTTP的请求方式有8种,但是我们在实际应用中常用的也就是get和post,其他请求方式也都可以通过这两种方式间接的来实现。
502: 作为网关或者代理工作的服务器尝试执行请求时,从上游服务器接收到无效的响应。
504: 作为网关或者代理工作的服务器尝试执行请求时,未能及时从上游服务器(URI标识出的服务器,例如HTTP、FTP、LDAP)或者辅助服务器(例如DNS)收到响应。

4.6 请求方法head特性

  Head只请求页面的首部,head方法和get方法相同,只不过服务器响应时不会返回消息体,一个head请求的响应中,http头中包含的元信息应该和一个get请求的响应消息相同,这种方法可以用来获取请求中隐含的元信息,而不用传输实体本身,这个也经常用来测试超链接的有效性和可用性,

  • Head请求有以下特点:
    1、只请求资源的首部
    2、检查超链接的有效性
    3、检查网页是否被修改
    4、用于自动搜索机器人获取网页的标志信息,获取rss种子信息,或者传递安全认证信息等

4.7 HTTP缓存机制

  • HTTP缓存即是浏览器第一次想一个服务器发起HTTP请求后,服务器会返回请求的资源,并且在响应头中添加一些有关缓存的字段如:cache-control,expires,last-modifed,ETag,Date,等,之后浏览器再向该服务器请求资源就可以视情况使用强缓存和协商缓存,

  • 强缓存: 浏览器直接从本地缓存中获取数据,不与服务器进行交互,

  • 协商缓存: 浏览器发送请求到服务器,服务器判断是否可使用本地缓存

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4.8 请你回答一下HTTP用的什么连接?

   在HTTP/1.0中,默认使用的是短连接。也就是说,浏览器和服务器每进行一次HTTP操作,就建立一次连接,但任务结束就中断连接。如果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;当浏览器每遇到这样一个Web资源,就会建立一个HTTP会话。
  但从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,会在响应头有加入这行代码: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,如果客户端再次访问这个服务器上的网页,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。实现长连接要客户端和服务端都支持长连接。

4.9 请你说一说http rest

  REST(Representational State Transfer)一种轻量级的Web Service架构。可以完全通过HTTP协议实现。其实现和操作比SOAP和XML-RPC更为简洁,还可以利用缓存Cache来提高响应速度,性能、效率和易用性上都优于SOAP协议。REST架构对资源的操作包括获取、创建、修改和删除资源的操作对应HTTP协议提供的GET、POST、PUT和DELETE方法。REST提供了一组架构约束,当作为一个整体来应用时,强调组件交互的可伸缩性、接口的通用性、组件的独立部署、以及用来减少交互延迟、增强安全性、封装遗留系统的中间组件。

  • REST架构约束:
    1、客户-服务器(Client-Server),提供服务的服务器和使用服务的客户需要被隔离对待,客户和服务器之间通过一个统一的接口来互相通讯。
    2、无状态(Stateless),服务端并不会保存有关客户的任何状态,客户端自身负责用户状态的维持,并在每次发送请求时都需要提供足够的信息。

3、可缓存(Cachable),REST系统需要能够恰当地缓存请求,以尽量减少服务端和客户端之间的信息传输,以提高性能。
4、分层系统(Layered System),服务器和客户之间的通信必须被这样标准化:允许服务器和客户之间的中间层(Ross:代理,网关等)可以代替服务器对客户的请求进行回应,而且这些对客户来说不需要特别支持。
5、统一接口(Uniform Interface),客户和服务器之间通信的方法必须是统一化的。

4.10 请你说一下HTTP的报文段是什么样的?

http请求报文:

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  • 1、请求方法
    GET:请求获取Request——URL所标识的资源
    POST:在Request——URL所标识的资源后附加资源
    HEAD:请求获取由Request——URL所标识的资源的响应消息报头
    PUT:请求服务器存储一个资源,由Request——URL作为其标识
    DELETE:请求服务器删除由Request——URL所标识的资源
    TRACE:请求服务器回送收到的请求信息(用于测试和诊断)
    CONNECT:保留
    OPTIONS:请求查询服务器性能
  • 2、URL
      URI全名为Uniform Resource Indentifier(统一资源标识),用来唯一的标识一个资源,是一个通用的概念,URI由两个主要的子集URL和URN组成。URL全名为Uniform Resource Locator(统一资源定位),通过描述资源的位置来标识资源。URN全名为Uniform Resource Name(统一资源命名),通过资源的名字来标识资源,与其所处的位置无关,这样即使资源的位置发生变动,其URN也不会变化。
  • 3、协议版本
    格式为HTTP/主版本号.次版本号,常用为:HTTP/1.1 HTTP/1.0
  • 4、请求头部
    Host:接受请求的服务器地址,可以是IP或者是域名
    User-Agent:发送请求的应用名称
    Connection:指定与连接相关的属性,例如(Keep_Alive,长连接)
    Accept-Charset:通知服务器端可以发送的编码格式
    Accept-Encoding:通知服务器端可以发送的数据压缩格式
    Accept-Language:通知服务器端可以发送的语言

4.11 请你说一下https中SSL层原理

   SSL利用数据加密、身份验证和消息完整性验证机制,为网络上数据的传输提供安全性保证。SSL支持各种应用层协议。由于SSL位于应用层和传输层之间,所以可以为任何基于TCP等可靠连接的应用层协议提供安全性保证。

  • 1.身份验证机制
      SSL利用数字签名来验证通信对端的身份。非对称密钥算法可以用来实现数字签名。由于通过私钥加密后的数据只能利用对应的公钥进行解密,因此根据解密是否成功,就可以判断发送者的身份,如同发送者对数据进行了“签名”。例如,Alice使用自己的私钥对一段固定的信息加密后发给Bob,Bob利用Alice的公钥解密,如果解密结果与固定信息相同,那么就能够确认信息的发送者为Alice,这个过程就称为数字签名。使用数字签名验证身份时,需要确保被验证者的公钥是真实的,否则,非法用户可能会冒充被验证者与验证者通信。如下图所示,Cindy冒充Bob,将自己的公钥发给Alice,并利用自己的私钥计算出签名发送给Alice,Alice利用“Bob”的公钥(实际上为Cindy的公钥)成功验证该签名,则Alice认为Bob的身份验证成功,而实际上与Alice通信的是冒充Bob的Cindy。SSL利用PKI提供的机制保证公钥的真实性。

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  • 2.数据传输的机密性
       SSL加密通道上的数据加解密使用对称密钥算法,目前主要支持的算法有DES、3DES、AES等,这些算法都可以有效地防止交互数据被破解。对称密钥算法要求解密密钥和加密密钥完全一致。因此,利用对称密钥算法加密传输数据之前,需要在通信两端部署相同的密钥。

  • 3. 消息完整性验证
      为了避免网络中传输的数据被非法篡改,SSL利用基于MD5或SHA的MAC算法来保证消息的完整性。MAC算法是在密钥参与下的数据摘要算法,能将密钥和任意长度的数据转换为固定长度的数据。利用MAC算法验证消息完整性的过程如下图所示。发送者在密钥的参与下,利用MAC算法计算出消息的MAC值,并将其加在消息之后发送给接收者。接收者利用同样的密钥和MAC算法计算出消息的MAC值,并与接收到的MAC值比较。如果二者相同,则报文没有改变;否则,报文在传输过程中被修改,接收者将丢弃该报文。

    计算机网络常见面试系列1

  MAC算法要求通信双方具有相同的密钥,否则MAC值验证将会失败。因此,利用MAC算法验证消息完整性之前,需要在通信两端部署相同的密钥。
  • 4.利用非对称密钥算法保证密钥本身的安全
      对称密钥算法和MAC算法要求通信双方具有相同的密钥,否则解密或MAC值验证将失败。因此,要建立加密通道或验证消息完整性,必须先在通信双方部署一致的密钥。SSL利用非对称密钥算法加密密钥的方法实现密钥交换,保证第三方无法获取该密钥。如下图所示,SSL客户端(如Web浏览器)利用SSL服务器(如Web服务器)的公钥加密密钥,将加密后的密钥发送给SSL服务器,只有拥有对应私钥的SSL服务器才能从密文中获取原始的密钥。SSL通常采用RSA算法加密传输密钥。(Server端公钥加密密钥,私钥解密密钥)

    计算机网络常见面试系列1

  实际上,SSL客户端发送给SSL服务器的密钥不能直接用来加密数据或计算MAC值,该密钥是用来计算对称密钥和MAC密钥的信息,称为premaster secret。SSL客户端和SSL服务器利用premaster secret计算出相同的主密钥(master secret),再利用master secret生成用于对称密钥算法、MAC算法等的密钥。premaster secret是计算对称密钥、MAC算法密钥的关键。
  • 5.利用PKI保证公钥的真实性
      PKI通过数字证书来发布用户的公钥,并提供了验证公钥真实性的机制。数字证书(简称证书)是一个包含用户的公钥及其身份信息的文件,证明了用户与公钥的关联。数字证书由权威机构——CA签发,并由CA保证数字证书的真实性。
      SSL客户端把密钥加密传递给SSL服务器之前,SSL服务器需要将从CA获取的证书发送给SSL客户端,SSL客户端通过PKI判断该证书的真实性。如果该证书确实属于SSL服务器,则利用该证书中的公钥加密密钥,发送给SSL服务器。
      验证SSL服务器/SSL客户端的身份之前,SSL服务器/SSL客户端需要将从CA获取的证书发送给对端,对端通过PKI判断该证书的真实性。如果该证书确实属于SSL服务器/SSL客户端,则对端利用该证书中的公钥验证SSL服务器/SSL客户端的身份。

4.12 请你说说HTTP常见头

1、Accept: text/html, application/xhtml+xml, application/xml;q=0.9,
image/webp, image/apng, /; q=0.8 作用:向服务器申明客户端(浏览器)可以接受的媒体类型(MIME)的资源
解释:浏览器可以接受text/html、application/xhtml+xml、application/xml类型,通配符/
表示任意类型的数据。并且浏览器按照该顺序进行接收。( text/html —> application/xhtml+xml —>application/xml)
2、Accept-encoding: gzip, deflate, br
作用:向服务器申明客户端(浏览器)接收的编码方法,通常为压缩方法 解释:浏览器支持采用经过gzip,deflate 或 br 压缩过的资源
3、Accept-Language: en-US,en;q=0.9,zh-CN;q=0.8,zh;q=0.7
作用:向服务器申明客户端(浏览器)接收的语言 解释:浏览器能够接受en-US, en 和 zh-CN 三种语言,其中 en-US 的权重最高( q 最高为1,最低为 0),服务器优先返回 en-US 语言 延伸:语言与字符集的区别:zh-C为汉语,汉语中有许多的编码:gbk2312 等
4、Cache-control: max-age=0
作用:控制浏览器的缓存,常见值为private、no-cache、max-age、alidate,默认为
private,根据浏览器查看页面不同的方式来进行区别 解释:浏览器在访问了该页面后,不再会访问服务器
5、Cookie:
作用:告诉服务器关于Session 的信息,存储让服务器辨识用户身份的信息。
6、Refer
作用:告诉服务器该页面从哪个页面链接的
7、Upgrade-insecure-requests: 作用:申明浏览器支持从http 请求自动升级为 https
请求,并且在以后发送请求的时候都使用 https 解释:当页面中包含大量的http
资源的时候(图片、iframe),如果服务器发现一旦存在上述的响应头的时候,会在加载 http 资源的时候自动替换为 https 请求
8、User-agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_13_2)
AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/63.0.3239.132
Safari/537.36 作用:向服务器发送浏览器的版本、系统、应用程序的信息。 解释:Chrome 浏览器的版本信息为
63.0.3239.132,并将自己伪装成 Safari,使用的是 WebKit 引擎,WebKit伪装成 KHTML,KHTML伪装成Gecko(伪装是为了接收那些为Mozilla、safari、gecko编写的界面)
延伸:可以随便填(但不应该随便填)不过一般用于统计。
9、X-Chrome-UMA-Enabled、X-Client-Data : 与Chrome 浏览器相关的数据 Response Headers

4.12 请你说一说http缓存问题,缓存寿命,以及怎么判断文件在服务器是否更改的

1 缓存的类型:
  缓存是一种保存资源副本并在下次请求中直接使用该副本的技术,缓存能够节约网络资源,提升页面响应速度。常见的缓存类型分为共享缓存和私有缓存
1.1 私有缓存
  私有缓存只能用于单独用户,常见的浏览器缓存便是私有缓存。私有缓存能够存储用户通过http下载过的文档,从而在用户再次访问时直接提供给用户,而不用向服务器发送请求。
1.2 共享缓存
  共享缓存能够被多个用户使用,常用的web代理中便使用的共享缓存 缓存寿命 缓存寿命的计算的依据依次是: 请求头中的Cache-Control: max-age=N。相应的缓存寿命即为 N,从设置开始,N秒之后过期。
  Expires属性,Expires属性的值为过期的时间点,在这个时间点后,该缓存被认为过期
  Last-Modified信息。缓存的寿命为头里面 Date表示的事件点减去 Last-Modified的时间点的结果乘以 10%
  判断文件是否更改可以看文件时间戳

4.14 http的数据段包括什么?http 为什么是无状态的,ip地址的abcd类是怎样分的,ABCD分层协议为什么如此分层,什么是长连接和短链接

  • http的数据段包括什么?
      通常http消息包括客户机向服务器请求消息和服务器向客户机的响应消息,这两种类型的消息由一个起始行,一个或多个头域,一个指示头域结束的空行和可选的消息体组成,http的头域包括通用头,请求头,响应头,和实体头四个部分,每个头域由一个域名,冒号,和域值三部分组成,域名是大小写无关的,域值前可以添加任何数量的空格符,头域可以被扩张成多行,在每行开始处,使用至少一个空格或制表符。
  • http为什么是无状态的?
    无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力,因为http协议目的在于支持超文本的传输,更加广义一点就是支持资源的传输,那么在客户端浏览器向服务器发送请求,继而服务器将相应的资源发回客户这样一个过程中,无论对于客户端还是服务器,都没有必要记录这个过程,因为每一次请求和响应都是相对独立的,一般而言,一个url对应唯一的超文本,正因为这样d唯一性,所以http协议被设计为无状态的链接协议符合他本身的需求。
  • ip地址的abcd类是怎样分的
      A类地址的表示范围是:0.0.0.0-126.255.255.255,默认网络掩码为:255.0.0.0,A类地址分配给规模特别大的网络使用,
      B类地址表示范围是:128.0.0.0-191.255.255.255,默认网络掩码为欸:255.255.0.0,B类地址分配给一般的中型网络
      C类地址的表示范围是192.0.0.0-223.255.255.255,默认网络掩码是:255.255.255.0,C类地址分配给小型网络,如局域网
      D类地址称为广播地址,共特殊协议向选定的节点发送信息使用。
  • 什么是长连接和短连接?
      http1.0中默认使用短连接,服务器和客户端没进行一次http操作,就建立一次连接,任务结束就终端连接,http1.1起。默认使用长连接,用以保持连接特性,当一个网页打开完成后,服务器和客户端之间用于传输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好的连接。

总结

  由于计算机网络面试的内容较多,因此本文以及接下来的一篇文章的对面试中常见的计算机网络问题进行了简单的总结,一方面是为了方便自己以后面试的复习,另外也是给大家再次面试相关岗位的时候提供复习方向以及思路解答。这里就需要我们对计算机网络有一个较为深层次的理解。于是,我们在准备的时候,首先就应该夯实基础,只有这样才能在众多的面试者中脱颖而出。最后希望大家不断进步,都能尽早拿到自己比较满意的offer!!!!继续加油,未来可期!!!!

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