面试笔记 | 计算机网络(一)

用户55268577751
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本文写于9.16，重拾计算机网络，主要从一个面试者的角度去讲计算机网络，因此不涉及太多细节，仅针对面试

如果你是计算机科班，你必然学过计算机网络这门课程，笔者记得当时上的教材是：计算机网络：自底向上

从笔者的角度看，计算机网络就是诸多协议构成的，计算机网络的整个模型也是分层级的，因此我们的学习也是分层进行的，我们将自顶向下的学习，这么安排的原因，我觉得从计算机的顶层开始是更切合我们实际场景的，再到底层的传输，相对来说复习路径更加平滑

计算机网络模型

OSI 七层模型 vs TCP/IP 四层模型

首先我们需要了解计算机网络的模型是怎么样的，常见的面试题就是OSI 七层模型 和 TCP/IP 四层模型(虽然但是笔者面试到现在基本没有遇到过这么问的)

image.png

我们可以建立起一个初步的认识

  1. 物理层：比特流的传输
  2. 数据链路层：将上层传递的数据包分帧传输
  3. 网络层：ip层，主要进行路由和寻址
  4. 传输层：端到端的通信，这一层只关心ip:port的通信
  5. 会话层：进行会话管理
  6. 表示层：进行数据格式的转化
  7. 应用层：提供应用层面的一些接口

如果你这里不太理解，其实也并不太重要，面试基本不会进行这方面的考察

TCP/IP 四层模型

image1.png

要说二者的理解，OSI 七层模型算是一种协商的共识，建立了一个统一的网络通信协议栈，TCP/IP 则是具体的实现

应用层

应用层的协议有很多，比如HTTP、HTTPS、DNS、FTP、SMTP、POP3

其实面试的话会问的也仅仅是HTTP、HTTPS、DNS

HTTP

HTTP 请求是最常见的 web 请求，在我们访问一个网页的时候会发送HTTP请求获取服务器资源解析到网页上

请求报文

对于 SpringBoot 而言， 我们写一个接口例如:

@GetMapping("/v1/user")
public Response getUserInfo()

我们会通过至少两个部分确定一个接口 请求方法:get/post 路径：请求url

因此请求报文的组成：

请求方法 url http版本 首部行

一个具体的例子：

GET http://baidu.com/ http/1.1
Host: baidu.com
Connection: keep-alive

通常这里最后还有一个请求体，比如post方法需要传递一些参数

响应报文

HTTP/1.1 200 OK
Content-Length: 158
<响应体>

这里主要是三个字段，HTTP版本号，状态码，短语

其次这里最常考的就是HTTP各版本之间的差异

HTTP1.0 - 1.1 - 2.0 - 3.0

HTTP1.0 -> HTTP1.1

  • 支持长连接，即一次HTTP请求中允许多个请求 - 响应
  • 增加更多请求方法
  • 支持断点续传(后续专门讲一下)

HTTP1.1 -> HTTP2.0

  • 改为二进制帧传输，加快报文解析
  • HPack算法首部行缓存，客户端和服务端共同维护一个索引表
  • 支持单TCP的多路复用，解决了HTTP层面的队头阻塞

HTTP队头阻塞是因为HTTP是请求-响应模型，一次请求后必须等到响应才能继续请求，因此存在阻塞现象，这里将单TCP进行多路复用，一个TCP通过流的方式进行复用同时承接多个请求-响应模型，其实HTTP1.1应对队头阻塞的方式是建立多个TCP连接，但是这是治标不治本的

HTTP2.0 -> HTTP3.0

HTTP3.0其实做的最大的升级就是底层协议发生了变化，这里采用了udp实现的quic协议替代了tcp

quic协议不仅仅只是一个网络层的协议，它集成了许多的其他的优点，比如直接集成了tls1.3，集成了http2.0

因此它有以下几个优点：

  1. 从网络层层面解决了队头阻塞，即tcp的队头阻塞(tcp存在ack机制会导致发送窗口阻塞)
  2. 结合tls1.3实现了1-RTT握手，恢复时可以根据服务端发放的凭证实现0-RTT恢复
  3. 采用64位连接标识，替换了ip：port的标识，实现了连接迁移

笔者这里是参考了B站的教程，有图像化的解释更加容易理解，同时做一下tls1.3 和 tls1.2差异的理解

具体的内容我觉得面试层面已经ok了，其实如果面试官不是做底层的，一般答到这里已经不错了

HTTPS

https 就是在 http 的基础上再进行了tls的握手

对于 tls1.2 而言握手分为两个RTT

  1. 第一个RTT负责加密套件的协商
  2. 第二个RTT负责会话密钥的协商

具体来说

  1. 第1个RTT：双方确定tls版本，加密套件，交换随机数
  2. 第2个RTT：客户端生成预主密钥，结合前两步的随机数算出会话密钥，双方用密钥加密验证消息的一致性

HTTPS 在协商阶段是非对称加密的采用公钥加密，私钥解密
HTTPS 在通信阶段是对称加密的，因为已经协商出了一个会话密钥

这里并不是只能验证服务器的数字证书，客户端也可以向服务端提交证书做双向身份验证

DNS

dns 全名是 domain name system 域名系统

DNS的作用就是将域名解析成IP地址

一次完整的DNS解析(以访问www.baidu.com)为例：

  1. 本地DNS缓存访问
  2. 向根服务器访问
  3. 向顶级域名服务器访问
  4. 向权威域名服务器访问
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