计算机网络 基础面试第二弹

1. TCP三次握手和四次挥手

TCP三次握手的过程如下：

1. 第一步（SYN）：客户端向服务器发送一个带有SYN（同步）标志的TCP包，指示客户端希望建立连接。这个包包含一个随机的初始序列号（ISN）。

2. 第二步（SYN-ACK）：服务器收到客户端的SYN包后，会发送一个带有SYN和ACK（确认）标志的TCP包作为回应。服务器也会为自己选择一个初始序列号，并将客户端的初始序列号加一作为确认号。

3. 第三步（ACK）：客户端收到服务器的SYN-ACK包后，会发送一个带有ACK标志的TCP包作为确认。客户端将服务器的初始序列号加一作为确认号。

TCP四次挥手的过程如下：

1. 第一步（FIN）：当客户端决定关闭连接时，它发送一个带有FIN（结束）标志的TCP包给服务器，表示客户端不再发送数据。

2. 第二步（ACK）：服务器收到客户端的FIN包后，发送一个带有ACK标志的TCP包作为确认。服务器仍然可以发送数据给客户端，因为这个ACK只是确认收到了客户端的FIN。

3. 第三步（FIN）：当服务器也决定关闭连接时，它发送一个带有FIN标志的TCP包给客户端，表示服务器不再发送数据。

4. 第四步（ACK）：客户端收到服务器的FIN包后，发送一个带有ACK标志的TCP包作为确认。这个ACK告诉服务器，客户端已经接收到了服务器的FIN，连接可以安全关闭。

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2. 为什么TCP需要三次握手而不是二次

1. 确认双方的发送和接收能力：在进行握手之前，无法确定双方的发送和接收能力是否正常。通过三次握手，客户端和服务器都能确保对方能够接收自己发送的数据。如果只有两次握手，那么无法确认对方是否能够正常接收数据。

2. 防止已失效的连接请求被接受：考虑这样一种情况，客户端发送了一个连接请求，但由于某种原因在网络中滞留，导致服务器没有收到该请求。如果只有两次握手，那么客户端会以为连接已经建立，但实际上服务器并不知道这个连接，这样会导致资源的浪费。通过三次握手，服务器可以确认客户端的请求是有效的，并避免处理无效的连接请求。

3. 防止已失效的连接请求被重复打开：考虑这样一种情况，客户端发送了一个连接请求，服务器接收到并发送了确认，但由于网络问题，客户端没有收到服务器的确认。如果只有两次握手，客户端会重新发送连接请求，然后连接就建立了。而实际上，之前的连接请求已经到达服务器并得到了确认，这样就会导致重复打开相同的连接。通过三次握手，可以确保之前的连接已经失效，并避免重复打开连接。

总而言之，通过三次握手，TCP协议能够确保连接的可靠性和一致性，同时避免了因网络问题或延迟而导致的连接建立错误。

3. GET请求和 POST 请求的区别

1. 数据传输方式：

   • GET请求：通过URL参数传输数据。参数以键值对的形式附加在URL的末尾，例如：http://example.com/path?param1=value1&param2=value2。GET请求将数据作为URL的一部分，因此在请求中可以直接看到传输的数据。
   • POST请求：通过请求体传输数据。数据被封装在请求的消息体中发送给服务器，而不是作为URL的一部分。因此，在请求中无法直接看到传输的数据。

2. 数据传输安全性：

   • GET请求：由于数据暴露在URL中，因此在传输过程中可能被拦截和截取。这意味着敏感信息（例如密码）不应该以明文形式出现在GET请求的URL中。
   • POST请求：由于数据传输在请求体中，并且在传输过程中不可见，相对来说比GET请求更安全，适合传输敏感信息。

3. 数据长度限制：

   • GET请求：由于数据通过URL参数传输，URL的长度是有限制的。不同的浏览器和服务器对URL长度的限制不同，但通常存在长度限制，超过限制可能导致截断或请求失败。
   • POST请求：由于数据传输在请求体中，没有明确的长度限制。但是，服务器和应用程序可能有对请求体大小的限制。

4. 数据语义：

   • GET请求：GET请求通常用于获取资源或从服务器获取数据。它是幂等的，即多次相同的GET请求应该返回相同的结果，不会对服务器产生副作用。
   • POST请求：POST请求通常用于向服务器提交数据，用于创建、更新或修改资源。它可能会对服务器产生副作用，例如在数据库中创建新的记录。

5. 缓存：

   • GET请求：由于GET请求的幂等性，响应可以被缓存。浏览器或代理服务器可以缓存GET请求的响应，以提高性能和减少网络流量。
   • POST请求：POST请求的响应默认情况下不会被缓存，因为POST请求可能会对服务器产生副作用，每次请求的结果可能不同。

4. 浏览器输入URL处理过程

1. URL解析：浏览器会解析输入的URL，将其分解成不同的组成部分。这些部分包括协议（如HTTP或HTTPS）、主机名（如example.com）、端口号（如果指定了特定端口，默认为80或443）、路径（如/page）和查询参数（如?param1=value1）等。

2. DNS解析：浏览器将主机名（例如example.com）发送给DNS（域名系统）服务器，以获取对应的IP地址。DNS服务器会返回一个或多个IP地址，浏览器会选择其中一个作为目标服务器的IP地址。

3. 建立TCP连接：使用目标服务器的IP地址和指定的端口号，浏览器尝试建立与服务器的TCP连接。这涉及到三次握手过程，确保客户端和服务器之间的可靠连接。

4. 发起HTTP请求：一旦建立了TCP连接，浏览器会构建HTTP请求消息。该消息包括请求方法（如GET或POST）、路径、查询参数、请求头（如User-Agent、Accept等）和请求体（对于POST请求）。然后，浏览器将该请求消息发送给服务器。

5. 服务器处理请求：服务器接收到浏览器的请求后，会根据请求的路径和参数执行相应的处理逻辑。这可能涉及到读取文件、调用后端API、查询数据库等操作。

6. 服务器发送响应：服务器根据请求的处理结果生成HTTP响应消息。响应消息包括状态码（如200表示成功、404表示未找到等）、响应头（如Content-Type、Content-Length等）和响应体（包含实际的数据或HTML内容等）。服务器将响应消息发送回浏览器。

7. 接收和解析响应：浏览器接收到服务器的响应后，会根据响应头中的信息进行处理。这可能包括处理Cookie、缓存响应、解压缩响应等操作。同时，浏览器会解析响应体中的数据，如HTML内容、CSS样式表、JavaScript代码等。

8. 渲染页面：一旦浏览器解析完响应体中的HTML、CSS和JavaScript，它会开始渲染页面。这包括将HTML解析为DOM树、应用CSS样式、执行JavaScript代码、加载和显示图像等操作。

9. 关闭TCP连接：当浏览器完成页面渲染后，它会关闭与服务器的TCP连接。这是通过四次挥手过程完成的，确保双方都知道连接已经关闭。

5. HTTPS 实现原理

HTTPS（HyperText Transfer Protocol Secure）是在传输层上基于TLS/SSL协议的安全版本的HTTP协议。它使用加密和身份验证机制，确保在客户端和服务器之间传输的数据的保密性和完整性。下面是HTTPS的实现原理：

1. 客户端发起连接请求：当用户在浏览器中输入HTTPS的URL时，浏览器会向服务器发起连接请求。这个请求是通过默认的HTTPS端口（通常为443）发送的。

2. 服务器证书：服务器在回应客户端的连接请求时，会将自己的公钥和数字证书一起发送给客户端。数字证书是由受信任的证书颁发机构（CA）颁发的，用于验证服务器的身份。

3. 客户端验证证书：客户端收到服务器的证书后，会验证证书的合法性。它会检查证书的有效性、是否由受信任的CA签发、是否过期等。如果证书验证通过，客户端可以继续与服务器建立安全连接；否则，会出现警告或错误提示。

4. 客户端生成会话密钥：如果服务器的证书验证通过，客户端会生成一个随机的会话密钥，用于后续的对称加密通信。会话密钥是一个对称密钥，意味着它在客户端和服务器之间共享。

5. 客户端发送加密请求：客户端会使用服务器的公钥对会话密钥进行加密，然后将加密后的会话密钥发送给服务器。这样，只有服务器能够解密会话密钥，确保了会话密钥的安全传输。

6. 服务器解密会话密钥：服务器收到客户端发送的加密会话密钥后，使用自己的私钥对其进行解密，恢复得到原始的会话密钥。

7. 客户端和服务器建立加密通信：客户端和服务器现在都拥有相同的会话密钥，它们使用对称加密算法来加密和解密通过网络传输的数据。这样，客户端和服务器之间的通信就变得安全起来，第三方无法轻易地获取或篡改传输的数据。

通过以上步骤，HTTPS实现了数据的加密和服务器身份的验证。它提供了端到端的安全性，确保敏感信息在传输过程中不被窃取或篡改。同时，HTTPS还可以防止中间人攻击，因为第三方无法轻易地解密和篡改通过SSL/TLS协议加密的数据。

6. 对称加密和非对称加密区别

1. 密钥数量：

   • 对称加密：对称加密使用相同的密钥进行加密和解密。这意味着加密和解密双方需要共享相同的密钥。因此，对称加密只需要一个密钥。
   • 非对称加密：非对称加密使用一对密钥，分别是公钥和私钥。公钥用于加密数据，私钥用于解密数据。这意味着加密和解密使用的是不同的密钥。因此，非对称加密需要两个密钥。

2. 加密和解密速度：

   • 对称加密：对称加密算法通常比非对称加密算法更快速和高效，因为加密和解密使用相同的密钥，算法较为简单。
   • 非对称加密：非对称加密算法相对较慢，因为加密和解密使用不同的密钥，算法较为复杂。

3. 密钥分发：

   • 对称加密：在对称加密中，密钥需要在加密和解密双方之间进行安全地分发。这可能存在安全性问题，因为如果密钥在传输过程中被窃取，加密的数据也将不再安全。
   • 非对称加密：非对称加密中，公钥可以公开分发，而私钥必须保持机密。这样，无需在加密和解密双方之间共享私钥，提供了更好的密钥管理和分发的安全性。

4. 安全性：

   • 对称加密：对称加密算法在加密和解密过程中使用相同的密钥，因此，如果密钥被泄露，加密的数据将容易受到攻击。对称加密的安全性依赖于密钥的保密性。
   • 非对称加密：非对称加密使用不同的密钥进行加密和解密，并且私钥必须保持机密。即使公钥被泄露，攻击者也无法轻易获取私钥，因此非对称加密提供了更高的安全性。