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前端面试题 —— 计算机网络（一）

网友: 文章列表 2024-03-21 15:52:41

前端面试题 —— 计算机网络（一）

目录

一、常见的HTTP请求头和响应头

二、HTTP状态码304是多好还是少好？

三、OPTIONS请求方法及使用场景

四、对keep-alive的理解

五、HTTP协议的优点和缺点

六、URL有哪些组成部分？

七、HTTPS通信（握手）过程

八、HTTPS的特点

九、TCP的重传机制

十、TCP的拥塞控制机制

十一、TCP的流量控制机制

十二、TCP的可靠传输机制

十三、对 WebSocket 的理解

一、常见的HTTP请求头和响应头

HTTP Request Header 常见的请求头：

  • Accept:浏览器能够处理的内容类型
  • Accept-Charset:浏览器能够显示的字符集
  • Accept-Encoding：浏览器能够处理的压缩编码
  • Accept-Language：浏览器当前设置的语言
  • Connection：浏览器与服务器之间连接的类型
  • Cookie：当前页面设置的任何Cookie
  • Host：发出请求的页面所在的域
  • Referer：发出请求的页面的URL
  • User-Agent：浏览器的用户代理字符串

HTTP Responses Header 常见的响应头：

  • Date：表示消息发送的时间，时间的描述格式由rfc822定义
  • server:服务器名称
  • Connection：浏览器与服务器之间连接的类型
  • Cache-Control：控制HTTP缓存
  • content-type:表示后面的文档属于什么MIME类型

常见的 Content-Type 属性值有以下四种：

（1）application/x-www-form-urlencoded：浏览器的原生 form 表单，如果不设置 enctype 属性，那么最终就会以 application/x-www-form-urlencoded 方式提交数据。该种方式提交的数据放在 body 里面，数据按照 key1=val1&key2=val2 的方式进行编码，key 和 val 都进行了 URL转码。

（2）multipart/form-data：该种方式也是一个常见的 POST 提交方式，通常表单上传文件时使用该种方式。

（3）application/json：服务器消息主体是序列化后的 JSON 字符串。

（4）text/xml：该种方式主要用来提交 XML 格式的数据。

二、HTTP状态码304是多好还是少好？

服务器为了提高网站访问速度，对之前访问的部分页面指定缓存机制，当客户端在此对这些页面进行请求，服务器会根据缓存内容判断页面与之前是否相同，若相同便直接返回304，此时客户端调用缓存内容，不必进行二次下载。

状态码304不应该认为是一种错误，而是对客户端有缓存情况下服务端的一种响应。

搜索引擎蜘蛛会更加青睐内容源更新频繁的网站。通过特定时间内对网站抓取返回的状态码来调节对该网站的抓取频次。若网站在一定时间内一直处于304的状态，那么蜘蛛可能会降低对网站的抓取次数。相反，若网站变化的频率非常之快，每次抓取都能获取新内容，那么日积月累，的回访率也会提高。

产生较多304状态码的原因：

  • 页面更新周期长或不更新
  • 纯静态页面或强制生成静态html

304状态码出现过多会造成以下问题：

  • 网站快照停止
  • 收录减少
  • 权重下降

三、OPTIONS请求方法及使用场景

OPTIONS是除了GET和POST之外的其中一种 HTTP请求方法。

OPTIONS方法是用于请求获得由Request-URI标识的资源在请求/响应的通信过程中可以使用的功能选项。通过这个方法，客户端可以在采取具体资源请求之前，决定对该资源采取何种必要措施，或者了解服务器的性能。该请求方法的响应不能缓存。

OPTIONS请求方法的主要用途有两个：

  • 获取服务器支持的所有HTTP请求方法
  • 用来检查访问权限。例如：在进行 CORS 跨域资源共享时，对于复杂请求，就是使用 OPTIONS 方法发送嗅探请求，以判断是否有对指定资源的访问权限

四、对keep-alive的理解

HTTP1.0 中默认是在每次请求/应答，客户端和服务器都要新建一个连接，完成之后立即断开连接，这就是短连接。当使用keep-alive模式时，keep-alive功能使客户端到服务器端的连接持续有效，当出现对服务器的后继请求时，keep-alive功能避免了建立或者重新建立连接，这就是长连接。其使用方法如下：

  • HTTP1.0版本是默认没有keep-alive的（也就是默认会发送keep-alive），所以要想连接得到保持，必须手动配置发送Connection: keep-alive字段。若想断开keep-alive连接，需发送Connection:close字段
  • HTTP1.1规定了默认保持长连接，数据传输完成了保持TCP连接不断开，等待在同域名下继续用这个通道传输数据。如果需要关闭，需要客户端发送Connection：close首部字段

keep-alive的建立过程：

  • 客户端向服务器在发送请求报文同时在首部添加发送Connection字段
  • 服务器收到请求并处理 Connection字段
  • 服务器回送Connection:keep-alive字段给客户端
  • 客户端接收到Connection字段
  • keep-alive连接建立成功

服务端自动断开过程（也就是没有keep-alive）：

  • 客户端向服务器只是发送内容报文（不包含Connection字段）
  • 服务器收到请求并处理
  • 服务器返回客户端请求的资源并关闭连接
  • 客户端接收资源，发现没有Connection字段，断开连接

客户端请求断开连接过程：

  • 客户端向服务器发送Connection:close字段
  • 服务器收到请求并处理connection字段
  • 服务器回送响应资源并断开连接
  • 客户端接收资源并断开连接

开启keep-alive的优点：

  • 较少的CPU和内存的使⽤（由于同时打开的连接的减少了）；
  • 允许请求和应答的HTTP管线化；
  • 降低拥塞控制 （TCP连接减少了）；
  • 减少了后续请求的延迟（⽆需再进⾏握⼿）；
  • 报告错误⽆需关闭TCP连；

开启keep-alive的缺点：

  •  长时间的Tcp连接容易导致系统资源无效占用，浪费系统资源。

五、HTTP协议的优点和缺点

HTTP 是超文本传输协议，它定义了客户端和服务器之间交换报文的格式和方式，默认使用 80 端口。它使用 TCP 作为传输层协议，保证了数据传输的可靠性。

HTTP协议具有以下优点：

  • 支持客户端/服务器模式
  • 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。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。
  • 无连接：无连接就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。
  • 无状态：HTTP 协议是无状态协议，这里的状态是指通信过程的上下文信息。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，这样可能会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比较快。
  • 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。

HTTP协议具有以下缺点：

  • 无状态：HTTP 是一个无状态的协议，HTTP 服务器不会保存关于客户的任何信息。
  • 明文传输：协议中的报文使用的是文本形式，这就直接暴露给外界，不安全。

不安全

（1）通信使用明文（不加密），内容可能会被窃听；

（2）不验证通信方的身份，因此有可能遭遇伪装；

（3）无法证明报文的完整性，所以有可能已遭篡改；

六、URL有哪些组成部分？

以下面的URL为例：

http://www.aspxfans.com:8080/news/index.asp?boardID=5&ID=24618&page=1#name

从上面的URL可以看出，一个完整的URL包括以下几部分：

  • 协议部分：该URL的协议部分为http:，这代表网页使用的是HTTP协议。在Internet中可以使用多种协议，如HTTP，FTP等等本例中使用的是HTTP协议。在HTTP后面的//为分隔符
  • 域名部分：该URL的域名部分为www.aspxfans.com。一个URL中，也可以使用IP地址作为域名使用
  • 端口部分：跟在域名后面的是端口，域名和端口之间使用:作为分隔符。端口不是一个URL必须的部分，如果省略端口部分，将采用默认端口（HTTP协议默认端口是80，HTTPS协议默认端口是443）
  • 虚拟目录部分：从域名后的第一个 / 开始到最后一个 / 为止，是虚拟目录部分。虚拟目录也不是一个URL必须的部分。本例中的虚拟目录是/news/
  • 文件名部分：从域名后的最后一个 / 开始到 ？为止，是文件名部分，如果没有 ? ，则是从域名后的最后一个 / 开始到 # 为止，是文件部分，如果没有 ？和 # ，那么从域名后的最后一个 / 开始到结束，都是文件名部分。本例中的文件名是index.asp。文件名部分也不是一个URL必须的部分，如果省略该部分，则使用默认的文件名
  • 锚部分：从 # 开始到最后，都是锚部分。本例中的锚部分是name。锚部分也不是一个URL必须的部分
  • 参数部分：从 ？开始到 # 为止之间的部分为参数部分，又称搜索部分、查询部分。本例中的参数部分为 boardID=5&ID=24618&page=1 。参数可以允许有多个参数，参数与参数之间用 & 作为分隔符

七、HTTPS通信（握手）过程

HTTPS的通信过程如下：

  1. 客户端向服务器发起请求，请求中包含使用的协议版本号、生成的一个随机数、以及客户端支持的加密方法
  2. 服务器端接收到请求后，确认双方使用的加密方法、并给出服务器的证书、以及一个服务器生成的随机数
  3. 客户端确认服务器证书有效后，生成一个新的随机数，并使用数字证书中的公钥，加密这个随机数，然后发给服 务器。并且还会提供一个前面所有内容的 hash 的值，用来供服务器检验
  4. 服务器使用自己的私钥，来解密客户端发送过来的随机数。并提供前面所有内容的 hash 值来供客户端检验
  5. 客户端和服务器端根据约定的加密方法使用前面的三个随机数，生成对话秘钥，以后的对话过程都使用这个秘钥来加密信息

八、HTTPS的特点

HTTPS的优点如下：

  • 使用HTTPS协议可以认证用户和服务器，确保数据发送到正确的客户端和服务器
  • 使用HTTPS协议可以进行加密传输、身份认证，通信更加安全，防止数据在传输过程中被窃取、修改，确保数据安全性
  • HTTPS是现行架构下最安全的解决方案，虽然不是绝对的安全，但是大幅增加了中间人攻击的成本

HTTPS的缺点如下：

  • HTTPS需要做服务器和客户端双方的加密个解密处理，耗费更多服务器资源，过程复杂
  • HTTPS协议握手阶段比较费时，增加页面的加载时间
  • SSL证书是收费的，功能越强大的证书费用越高
  • HTTPS连接服务器端资源占用高很多，支持访客稍多的网站需要投入更大的成本
  • SSL证书需要绑定IP，不能再同一个IP上绑定多个域名

九、TCP的重传机制

由于TCP的下层网络（网络层）可能出现丢失、重复或失序的情况，TCP协议提供可靠数据传输服务。为保证数据传输的正确性，TCP会重传其认为已丢失（包括报文中的比特错误）的包。TCP使用两套独立的机制来完成重传，一是基于时间，二是基于确认信息。

TCP在发送一个数据之后，就开启一个定时器，若是在这个时间内没有收到发送数据的ACK确认报文，则对该报文进行重传，在达到一定次数还没有成功时放弃并发送一个复位信号。

十、TCP的拥塞控制机制

TCP的拥塞控制机制主要是以下四种机制：

  • 慢启动（慢开始）
  • 拥塞避免
  • 快速重传
  • 快速恢复

（1）慢启动（慢开始）

  • 在开始发送的时候设置cwnd = 1（cwnd指的是拥塞窗口）
  • 思路：开始的时候不要发送大量数据，而是先测试一下网络的拥塞程度，由小到大增加拥塞窗口的大小。
  • 为了防止cwnd增长过大引起网络拥塞，设置一个慢开始门限(ssthresh 状态变量)

当cnwd < ssthresh，使用慢开始算法

  • 当cnwd = ssthresh，既可使用慢开始算法，也可以使用拥塞避免算法
  • 当cnwd > ssthresh，使用拥塞避免算法

（2）拥塞避免

  • 拥塞避免未必能够完全避免拥塞，是说在拥塞避免阶段将拥塞窗口控制为按线性增长，使网络不容易出现阻塞
  • 思路： 让拥塞窗口cwnd缓慢的增大，即每经过一个返回时间RTT就把发送方的拥塞控制窗口加一
  • 无论是在慢开始阶段还是在拥塞避免阶段，只要发送方判断网络出现拥塞，就把慢开始门限设置为出现拥塞时的发送窗口大小的一半。然后把拥塞窗口设置为1，执行慢开始算法。如图所示:

 

  • 其中，判断网络出现拥塞的根据就是没有收到确认，虽然没有收到确认可能是其他原因的分组丢失，但是因为无法判定，所以都当做拥塞来处理

（3）快速重传

  • 快重传要求接收方在收到一个失序的报文段后就立即发出重复确认(为的是使发送方及早知道有报文段没有到达对方)。发送方只要连续收到三个重复确认就立即重传对方尚未收到的报文段，而不必继续等待设置的重传计时器时间到期
  • 由于不需要等待设置的重传计时器到期，能尽早重传未被确认的报文段，能提高整个网络的吞吐量

（4）快速恢复

  • 当发送方连续收到三个重复确认时，就执行“乘法减小”算法，把ssthresh门限减半。但是接下去并不执行慢开始算法
  • 考虑到如果网络出现拥塞的话就不会收到好几个重复的确认，所以发送方现在认为网络可能没有出现拥塞。所以此时不执行慢开始算法，而是将cwnd设置为ssthresh的大小，然后执行拥塞避免算法

 

 

十一、TCP的流量控制机制

一般来说，流量控制就是为了让发送方发送数据的速度不要太快，要让接收方来得及接收。TCP采用大小可变的滑动窗口进行流量控制，窗口大小的单位是字节。这里说的窗口大小其实就是每次传输的数据大小。

  • 当一个连接建立时，连接的每一端分配一个缓冲区来保存输入的数据，并将缓冲区的大小发送给另一端。
  • 当数据到达时，接收方发送确认，其中包含了自己剩余的缓冲区大小。（剩余的缓冲区空间的大小被称为窗口，指出窗口大小的通知称为窗口通告 。接收方在发送的每一确认中都含有一个窗口通告。）
  • 如果接收方应用程序读数据的速度能够与数据到达的速度一样快，接收方将在每一确认中发送一个正的窗口通告。
  • 如果发送方操作的速度快于接收方，接收到的数据最终将充满接收方的缓冲区，导致接收方通告一个零窗口 。发送方收到一个零窗口通告时，必须停止发送，直到接收方重新通告一个正的窗口。

十二、TCP的可靠传输机制

TCP 的可靠传输机制是基于连续 ARQ 协议和滑动窗口协议的。

TCP 协议在发送方维持了一个发送窗口，发送窗口以前的报文段是已经发送并确认了的报文段，发送窗口中包含了已经发送但 未确认的报文段和允许发送但还未发送的报文段，发送窗口以后的报文段是缓存中还不允许发送的报文段。当发送方向接收方发 送报文时，会依次发送窗口内的所有报文段，并且设置一个定时器，这个定时器可以理解为是最早发送但未收到确认的报文段。 如果在定时器的时间内收到某一个报文段的确认回答，则滑动窗口，将窗口的首部向后滑动到确认报文段的后一个位置，此时如 果还有已发送但没有确认的报文段，则重新设置定时器，如果没有了则关闭定时器。如果定时器超时，则重新发送所有已经发送 但还未收到确认的报文段，并将超时的间隔设置为以前的两倍。当发送方收到接收方的三个冗余的确认应答后，这是一种指示， 说明该报文段以后的报文段很有可能发生丢失了，那么发送方会启用快速重传的机制，就是当前定时器结束前，发送所有的已发 送但确认的报文段。

接收方使用的是累计确认的机制，对于所有按序到达的报文段，接收方返回一个报文段的肯定回答。如果收到了一个乱序的报文 段，那么接方会直接丢弃，并返回一个最近的按序到达的报文段的肯定回答。使用累计确认保证了返回的确认号之前的报文段都 已经按序到达了，所以发送窗口可以移动到已确认报文段的后面。

发送窗口的大小是变化的，它是由接收窗口剩余大小和网络中拥塞程度来决定的，TCP 就是通过控制发送窗口的长度来控制报文 段的发送速率。

但是 TCP 协议并不完全和滑动窗口协议相同，因为许多的 TCP 实现会将失序的报文段给缓存起来，并且发生重传时，只会重 传一个报文段，因此 TCP 协议的可靠传输机制更像是窗口滑动协议和选择重传协议的一个混合体。

十三、对 WebSocket 的理解

WebSocket是HTML5提供的一种浏览器与服务器进行全双工通讯的网络技术，属于应用层协议。它基于TCP传输协议，并复用HTTP的握手通道。浏览器和服务器只需要完成一次握手，两者之间就直接可以创建持久性的连接， 并进行双向数据传输。

WebSocket 的出现就解决了半双工通信的弊端。它最大的特点是：服务器可以向客户端主动推动消息，客户端也可以主动向服务器推送消息。

WebSocket原理：客户端向 WebSocket 服务器通知（notify）一个带有所有接收者ID（recipients IDs）的事件（event），服务器接收后立即通知所有活跃的（active）客户端，只有ID在接收者ID序列中的客户端才会处理这个事件。

WebSocket 特点的如下：

  • 支持双向通信，实时性更强
  • 可以发送文本，也可以发送二进制数据
  • 建立在TCP协议之上，服务端的实现比较容易
  • 数据格式比较轻量，性能开销小，通信高效
  • 没有同源限制，客户端可以与任意服务器通信
  • 协议标识符是ws（如果加密，则为wss），服务器网址就是 URL
  • 与 HTTP 协议有着良好的兼容性。默认端口也是80和443，并且握手阶段采用 HTTP 协议，因此握手时不容易屏蔽，能通过各种 HTTP 代理服务器。

Websocket的使用方法如下：

在客户端中：

// 在index.html中直接写WebSocket，设置服务端的端口号为 9999
let ws = new WebSocket('ws://localhost:9999');
// 在客户端与服务端建立连接后触发
ws.onopen = function() {console.log("Connection open.");ws.send('hello');
};
// 在服务端给客户端发来消息的时候触发
ws.onmessage = function(res) {console.log(res);       // 打印的是MessageEvent对象console.log(res.data);  // 打印的是收到的消息
};
// 在客户端与服务端建立关闭后触发
ws.onclose = function(evt) {console.log("Connection closed.");
};
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