大前端网络专题篇之HTTP

1️⃣、请简述浏览器输入 URL 地址以后所发生的事情

浏览器解析URL

• 将url中元素拆分出来

  URL格式，重要的是scheme，host和path

  

  按照URL格式拆分：

  

  请求需要访问www.lab.glasscom.com域下的dir1目录下的file1.html文件。

  几个例子：

  如果是http://www.lab.glasscom.com/，表示访问根目录下的默认文件（index.html之类的，根据服务器配置信息决定）

  如果是http://www.lab.glasscom.com/index，如果存在index文件就当做文件名处理，如果没有就当做目录名

生成http请求消息

略

向DNS服务器查询web服务器IP地址

补充：

​ 浏览器不具备将消息发送到网络中的能力，要借助操作系统完成。这时候要知道通信对象的IP地址（不直接使用域名确定通信对象是因为运行效率问题，IP地址长度为32比特，4字节。域名最短几十字节，最多255字节）

​ DNS 中的域名都是用句点来分隔的，比如 www.lab.glasscom.com，这里的句点代表了不同层次之间的界限（相当于公司里面的组织结构不用部、科之类的名称来划分，只是用句点来分隔而已 ），域名中越靠右的层级越高。每个域的信息都存放在相应层级的 DNS 服务器中。

​ 以为 www.lab.glasscom.com 为例，com和jp上还有一层域，成为根域。一般书写时候被忽略，明确表示的话是这样www.lab.glasscom.com.

• DNS 服务器会从域名与 IP 地址的配置文件中（域名与IP对应的映射表）查找相应的记录，并返回 IP 地址。

• 如果没找到，那么会寻找相应的 DNS 服务器并获取 IP 地址

• 如果没找到，那么会将查询消息转发到根域DNS服务器

比如查询 www.lab.glasscom.com ，过程如下：

1）先找到最近的DNS服务器（客户端配置的），找到了就返回

2）没有找到的话，就将查询消息转发到根域DNS服务器

3）根域返回了com域的IP，说你去那里问问吧

4）com域返回了glasscom域的IP，说你去问问吧

5）glasscom域返回了lab域的IP ，说你去问问

6）重复上面步骤， 最后找到了，返回IP。

创建套接字

创建套接字，套接字实体可以理解为存放通信对象的ip地址，端口号，通信操作的进行状态等的内存空间，协议栈根据套接字中的控制信息工作。看一下套接字内容

本地套接字与服务端套接字连接

也就是三次握手

1）客户端创建一个包含 表示开始数据收发操作的控制信息头部，在这里客户端知道了要连接服务器的哪个套接字，将头部控制位的SYN设置为 1 表示连接，并且设置初始化序号。创建好以后委托IP模块发送

2）IP模块发送后，通过网络传输，服务器上的IP模块将收到的数据传输给TCP模块，服务器根据TCP头部信息找到对应套接字，以后服务器TCP模块返回响应，设置SYN为 1，服务端也会初始化一个序列号，同时设定ACK为客户端初始化序列号加 1，表示确认，以后委托IP模块向客户端返回响应

3）网络包返回到客户端，通过IP模块到TCP模块，这时候向套接字写入服务器IP地址，端口号等，客户端设置ACk为服务端初始化序列号加 1，返回服务器），之后进入随时可以收发数据的阶段

传输数据，数据收发阶段

协议栈一收到数据不会立马发送，与长度优先和时间优先有关。而对较大HTTP请求消息数据进行拆分

• Mtu：最大传输单元

• Mss：最大分段大小，mtu减去tcp和ip头部

TCP具有确认对方是否收到网络包，并且没收到会进行重新发送的功能，那么是怎么确认的呢？（图中初始化序号为1，但是实际情况一般是随机一个初始序列号。）

TCP模块在拆分数据的时候，计算好每一块相对于从头开始的第几个字节（也就是序号），将字节数加在TCP头部。数据的长度也会告知接收端，不过长度不放在头部（整个网络包长度减去头部长度，就是数据长度）接收方可以通过这样计算数据长度。通过这些信息接收方就能知道数据是否有遗漏。接收方接到后，会把目前接收到的数据长度加起来，算出多少字节，然后把这个数值加 1 后，放在TCP头部的ACK号中返回客户端，表示确认。而发送的包会保存在发送缓冲区内，如果没有收到某些包对应的ACK号，就会重新发送。

• 滑动窗口：发送一个包，不等待ACK返回，直接发送后续的包，这样能减少等待ACK号的时间浪费。

• 滑动窗口与接收缓冲区：接收方会告诉发送方自己能接收多少数据，发送方根据这个值对发送数据控制。当接收方收到包以后，会将数据存放在接收缓冲区，并执行接收操作，完成之后释放接收缓冲区的空间，接收方会通过TCP头部告诉发送方自己能接收的数据量

那么在什么时机点返回ACK号和更新窗口的时机，接收方在发送ACK号和滑动窗口更新时，并不会马上把包发送出去，会等待一段时间，这样可以把两种通知合并到一个包里发送（当需要连续发送多个ACK号的时候也可以减少包的数量，在固态发四部分最后一个ACK号就可以了）。

IP与以太网的包收发操作

TCP模块在执行连接、收发、断开各阶段操作的时候，都需要委托IP模块将数据封装成包发送给通信对象。

• 包的基本结构

• TCP/IP包

MAC头部与IP头部的作用:

发送方将包的目的地，就是要访问的服务器IP地址写入IP头部中（地址是由TCP模块告知的，TCP在执行链接的时候从应用程序获得的）。IP协议根据这个地址查找包传输方向，从而找到下一个路由器的位置，之后委托以太网协议将包传输过去。这时候，IP协议会查找下一个路由器的以太网地址（MAC地址）,并将这个地址写入MAC头部，以太网协议就知道要将包发到哪一个路由器上。

到达路由器后，会查出接下来发往哪个路由器，会查出下一个路由器的MAC地址，并记录到MAC头部中（路由器在收到包的时候MAC头部被舍弃，再次发送的时候加上包含新的MAC地址的新MAC头部）

IP模块将TCP头部和数据块看作一整块二进制数据，收发操作的时候不关心其中内容，也不关心包的丢包与乱序。

将IP包转换成电或光信号发送出去，IP生成的网络包只是存放在内存中的数组信息，无法直接发送，需要转换。

• MAC模块把包取出，给网络包增加3个控制数据，在开头加上报头（用于确认包的读取时机）和起始帧分界符（SFD，用来确认帧的起始位置），在末尾加上用于检测错误的帧校验序列

• 从包头开始将数字信息按每个比特转成电信号，之后由PHY（MAU）将信号转换为可在网线上传输的格式，并通过网线发送出去

信号在网线和集线器中传输

从计算机发送出来的网络包会通过集线器、路由器、交换机等设备被转发。

请求到达Web服务器，响应返回浏览器

• 服务器概览

  服务器需要同时和多个客户端通信，一个程序处理多个客户端请求是很难的（需要把握每一个客户端计算机进行通信），因此一般做法的是每一个客户端连接，就启动一个新的服务器程序（也可能是事先启动的），确保服务器程序和客户端是一对一的状态。

• 服务器接收操作

网卡将接受到的信号（光信号或电信号）转成数字信息，根据包末尾的校验序列来校验错误，如果有错误，接收到的包就是无效的，需要被丢弃。如果包有效就检查MAC头部中的接收方MAC地址，看这个包是不是发给自己的。不是就丢弃。

• 服务器程序解释请求消息并作出相应

获取HTTP请求消息，服务器程序会根据收到的请求消息中的内容进行相应的处理，并且生成响应消息，将响应消息交给协议栈，协议栈将数据分成多个网络包，然后加上头部发送出去，它们经过交换机和路由器的转发，最终到达客户端。

• 浏览器接收响应消息

服务器发送的响应消息被分成多个包发送给客户端，客户端接收数据之后把信号还原成数字信息。然后把消息转交给浏览器。

渲染

• 构建DOM树

• 构建CSSOM树

• 构建渲染树

• 回流

• 重绘

断开管道并删除套接字

四次挥手：

刚开始双方都处于 establised 状态

1）客户端发送一个数据包，带有 FIN标记，报文中会指定一个序列号，此时客户端属于 FIN_WAIT1状态（FIN-WAIT-1 - 等待远程TCP的连接中断请求，或先前的连接中断请求的确认）

2）服务器接收到，返回一个数据包带有 ACK标记（客户端的序列号 + 1 的值），此时服务端处于 CLOSE_WAIT状态（CLOSE-WAIT - 等待从本地用户发来的连接中断请求）。

3）服务端也想断开连接，发送数据包，带有 FIN标记，报文中会指定一个序列号，此时服务端处于 LAST_ACK 的状态（LAST-ACK - 等待原来发向远程TCP的连接中断请求的确认）

4）客户端接收到，返回一个数据包带有 ACK标记（服务器的序列号 + 1 的值），此时客户端处于 TIME_WAIT 状态（TIME-WAIT -等待足够的时间以确保远程TCP接收到连接中断请求的确认），一段时间之后进入 CLOSED 状态（CLOSED - 没有任何连接状态；）

之后套接字就没有作用了，会等待一会后删除。

补充

UDP协议与TCP协议区别

TCP会管理发送和确认进度，如果漏掉包，没有收到就会重新发送，收发之前需要建立和断开连接的步骤。

UDP数据很短，一个包就能装下，不用考虑哪个包未收到，重新发送也只是发一个包而已，收到的数据会被当成回复，就不用专门接收确认包。也就是说它没有接收确认，窗口等机制，收发之前也不需要建立和断开连接。只需要从应用程序中取出数据，加上UDP头部，以后交给IP发送就可以了，对于错误与丢包一概不管，但是没有收到回复的时候，应用程序会注意到就会重发。

2️⃣、请列举常见的 HTTP 状态码并介绍它们的含义，至少五个以上。

​ 101 服务器将遵从客户的请求转换到另外一种协议

​ 200 OK 请求被正常处理

​ 301 Moved Permanenlty 永久性重定向

​ 302 Found 临时性重定向

​ 301与302的区别：

​ 访问URI的时候，第一次访问某地址状态码为301，根据Location头部重定向到新的页面，之后再访问这个地址，是直接访问Location头部的地址，不会访问原地址，比如第一次访问 www.qinhanwen.xyz/ 通过Location重定向到www.qinhanwen.xyz/new ，new的地址会被记录到缓存中，之后每次访问都直接访问这个地址，不再访问 www.qinhanwen.xyz/ (在没有清理缓存的情况下)

​ 第一次访问状态码是302时，根据Location重定向。之后访问原地址，也根据Location重定向。就是每次都访问 www.qinhanwen.xyz/ ，在通过Location重定向

​

​ 304 Not Modified 协商缓存

​ 401 Unauthorized 认证失败

​ 403 Forbidden 访问被拒绝

​ 404 Not Found 无法找到请求的资源

​ 500 Internal Server Error 服务端执行请求错误

​ 503 Services Unavailable 服务器超负荷或者停机维护

3️⃣、请列举常见的 HTTP 头部并介绍它们的作用，至少五个以上。

https://qinhanwen.github.io/2019/02/27/%E5%B8%B8%E8%A7%81http%E5%A4%B4%E9%83%A8/

4️⃣、请列举常用的 HTTP 方法，并介绍 Get 与 Post 请求之间的区别。

常见方法：get 、post、 options、delete、put、 head

区别：

区别	get	post
缓存	能被缓存	不能被缓存
安全性	相对post较低，参数直接拼接在url上	在网络节点上捉包，就能完整地获取数据报文
长度限制	对 URL 限制的大多是浏览器和服务器的原因（不同浏览器不一样），本身没有限制	无限制
编码类型	application/x-www-form-url	encodedapplication/x-www-form-urlencoded 或 multipart/form-data

GET 和 POST 只是 HTTP 协议中两种请求方式（异曲同工），而 HTTP 协议是基于 TCP/IP 的应用层协议，无论 GET 还是 POST，用的都是同一个传输层协议，所以在传输上，没有区别，只是浏览器厂家根据约定，做得限制而已。

5️⃣、请分别介绍 Cookie 和 Session 的作用及它们之间的区别。

Cookie：

1）客户端与服务端都可以设置cookie，不同域只能看到自己域下的cookie。

2）cookie默认不会跨域，发送请求的时候，机器会查看与域名有关的cookie，如果存在就一起发送到服务器，不存在就不发送。

3）cookie需要跨域的话，AJAX的withCredentials设置为开启，并且服务器设置Access-Control-Allow-Credentials: true。客户端才可以发送cookie，服务端设置cookie才会被客户端接受。

4）跨域的时候传递cookie，Access-Control-Allow-Origin不能是*号。

5）存放在客户端

Session

1）存放在服务器上，由服务端保持状态，但是也需要客户端保存一个标识

2）服务器使用一种类似于散列表的结构来保存信息。

3） 当程序需要为某个客户端的请求创建一个session时，服务器首先检查这个客户端的请求里是否已包含了一个session标识（称为session id）。

补充：

为什么需要三次握手？

第一次握手：客户端发送网络包，服务端收到了。这样服务端就能得出结论：客户端的发送能力、服务端的接收能力是正常的。
第二次握手：服务端发包，客户端收到了。这样客户端就能得出结论：服务端的接收、发送能力，客户端的接收、发送能力是正常的。不过此时服务器并不能确认客户端的接收能力是否正常。
第三次握手：客户端发包，服务端收到了。这样服务端就能得出结论：客户端的接收、发送能力正常，服务器自己的发送、接收能力也正常。