计算机网络常见面试题（二）：浏览器中输入URL返回页面过程、HTTP协议特点，GET、POST的区别，Cookie与Session

时间：2024-11-07 18:08:54

文章目录

一、HTTP协议的特点

  • 1.1 特点
  • 1.2 HTTP是不保存状态的协议，如何保存用户状态?

二、浏览器中输入URL返回页面过程（重）

三、HTTP状态码

四、HTTP相关协议对比

  • 4.1 HTTP和HTTPS的区别（重）
  • 4.2 HTTP1.0和HTTP1.1的区别
  • 4.3 HTTP1.1和HTTP2.0的区别
  • 4.4 HTTP2.0和HTTP3.0的区别

五、HTTP报文格式

  • 5.1 HTTP请求
  • 5.2 HTTP响应

六、GET、POST的区别（重）

七、什么是数字证书（重）

八、DNS的解析过程

九、Cookie与Session

  • 9.1 什么是cookie和session（重）

    • 9.1.1 概览
    • 9.1.2 Cookie
    • 9.1.3 Session

  • 9.2 Cookie和Session的区别

十、对称加密和非对称加密

本文对于计算机面试、笔试过程中经常被问到的计算机网络类问题，做一个梳理总结，方便自己查看学习，同时也希望为其他找工作、学习的伙伴提供一个参考。

本文是第二篇，第一篇TCP、IP部分可查阅 计算机网络常见面试题（一）：TCP/IP五层模型、TCP三次握手、四次挥手，TCP传输可靠性保障、ARQ协议

一、HTTP协议的特点

1.1 特点

  • 基于TCP协议，面向连接、安全；基于请求-响应模型，一次请求对应一次响应
  • HTTP允许传输任意类型的数据，传输的类型由Content-Type加以标记
  • 无状态。对于客户端每次发送的请求，服务器都认为是一个新的请求，上一次会话和下一次会话之间没有联系
    • 缺点：多次请求间不能共享数据（解决方案：web会话技术）
    • 优点：速度快
  • 支持客户端/服务器模式

1.2 HTTP是不保存状态的协议，如何保存用户状态?

HTTP是一种不保存状态，即无状态（stateless）协议。也就是说HTTP协议自身不对请求和响应之间的通信状态进行保存。那么我们如何保存用户状态呢？Session机制的存在就是为了解决这个问题，Session的主要作用就是通过服务端记录用户的状态。典型的场景是购物车，当你要添加商品到购物车的时候，系统不知道是哪个用户操作的，因为HTTP协议是无状态的。服务端给特定的用户创建特定的Session之后就可以标识这个用户并且跟踪这个用户了（一般情况下，服务器会在一定时间内保存这个Session，过了时间限制，就会销毁这个Session)。

在服务端保存Session的方法很多，最常用的就是内存和数据库（比如是使用内存数据库redis保存)。既然Session存放在服务器端，那么我们如何实现Session跟踪呢？大部分情况下，我们都是通过在Cookie中附加一个SessionID来方式来跟踪。

Cookie被禁用怎么办？

默认情况下禁用 Cookie 后，Session 是无法正常使用的；但可以通过一些手段绕过Cookie继续运行Session——URL 中携带 SessionID、隐藏表单字段传递 SessionID。

二、浏览器中输入URL返回页面过程（重）

  1. 浏览器中输入域名
  2. 解析域名，找到主机ip
  3. 浏览器与目标服务器建立TCP连接。浏览器利用IP直接与网站主机通信，三次握手、建立TCP连接。浏览器会以一个随机端口向服务端的web程序80端口发起TCP连接
  4. 浏览器通过http协议向目标服务器发送请求。建立TCP连接后，浏览器向主机发起一个HTTP请求
  5. 服务器响应请求，将对应数据返回给浏览器
  6. TCP释放链接
  7. 浏览器解析响应内容，进行渲染，呈现给用户

三、HTTP状态码

状态码 解释
1xx 响应中——临时状态码，服务器收到请求，需要请求者继续执行操作。如100(Continue)，客户端应继续发送请求
2xx 正常——请求正常处理完毕
3xx 重定向，需要进一步操作已完成请求
4xx 客户端错误，服务器无法处理请求
5xx 服务器处理请求出错

四、HTTP相关协议对比

4.1 HTTP和HTTPS的区别（重）

HTTP HTTPS
超文本传输协议，信息明文传输 具有安全性的ss加密传输协议
80端口 443端口
运行在TCP协议上 运行在SSL协议上，SSL运行在TCP之上
需要向CA机构申请证书，一般需要一定的费用

4.2 HTTP1.0和HTTP1.1的区别

HTTP1.0 HTTP1.1
连接方式 短连接（浏览器与服务器每进行一次HTTP操作，就建立一次连接，任务结束后就中断连接） 长连接（复用TCP连接，多个HTTP请求可以复用同一个TCP连接，节省TCP连接建立、断开的消耗）
状态响应码 新增大量的状态码，光是错误响应状态码新增24种，如
-100(Continue)：在请求大资源前的预热请求
-206(PartialContent)：范围请求的标识码
-409（Confict)：请求与当前资源的规定冲突
缓存处理 使用header里的if-Modified-Since,Expireez作为缓存判断标准 引入更多的缓存策略如if-Unmodified-Since等
带宽优化及网络连接的使用 存在浪费带宽的现象，例如客户端只需要某对象的部分，而服务器却将整个对象传送过来，且不支持断点续传功能 在请求头引入range头域，它允许只请求资源的某部分
Host头处理 在请求头中新增Host字段

4.3 HTTP1.1和HTTP2.0的区别

HTTP1.1 HTTP2.0
新的二进制格式 基于文本格式传输数据 二进制格式传输数据，解析更高效
多路复用 在一个连接里，充许同时发送多个请求或响应，能够并行的传输而不被阻塞，避免HTTP1.1出现"队头堵塞"问题
头部压缩 header带有大量信息，而且每次都要重复发送 把header从数据中分离，并封装成头帧和数据帧，使用特定算法压缩头帧。且HTTP2.0在客户端和服务器端记录了之前发送的键值对，对于相同的数据，不会重复发送。比如请求a发送了所有的头信息字段，请求b则只需要发送差异数据，这样就减少冗余数据，降低开销
服务端推送 允许服务器向客户端推送资源，而无需客户端发送请求到服务器获取

4.4 HTTP2.0和HTTP3.0的区别

HTTP2.0 HTTP3.0
传输层协议 使用TCP传输层协议 使用UDP上的QUIC协议作为传输层协议。QUIC是一种旨在提供类似于TCP的可靠传输服务的协议，但它运行在UDP上，从而提供了更低的延迟和更快的连接恢复
对头阻塞 虽然HTTP/2引入了多路复用来减少队头阻塞但因为仍然是基于TCP的，所以如果一个数据包丢失，会导致整个连接被阻塞，即所有流都会受到影响 由于QUIC是基于UDP的，即使一个数据包丢失，也不会阻塞其他数据包的传输。每个流都是独立的，这意味着一个流中的数据包丢失只会影响该特定流，不会影响其他流
连接建立时间 使用TCP进行连接建立，包括TCP的三次握手和TLS握手，这通常需要至少一个往返时间(RTT) 使用QUIC可以支持O-RTT（Zero Round Trip Time）连接恢复，这意味着在某些情况下，客户端可以在不需要等待服务器确认的情况下发送数据，从而减少了连接建立时间
加密 可以与HTTPS结合使用，加密发生在TLS层，HTTP/2本身不包含加密机制 所有的QUIC流量默认都是加密的，这增加了安全性，并且QUIC的加密层位于协议的较低层，有助于提高性能
拥塞控制 使用TCP的拥塞控制机制 QUIC包含自己的拥塞控制算法，可以在网络条件变化时动态调整数据传输速率，从而优化网络性能
移动性支持 当IP地址改变时，如设备在移动网络和Wi-Fi之间切换，TCP连接需要重新建立 由于QUIC在UDP上运行，它可以更好地处理IP地址的变化，从而保持连接的连续性
错误处理 错误处理相对简单，可能会影响到整个连接 支持更细粒度的错误处理机制，可以仅影响到特定的流或帧

五、HTTP报文格式

HTTP报文分为请求报文(request message)与响应报文(response message)。

5.1 HTTP请求

HTTP请求包含四个组成部分：请求行、请求头、空行、请求体

  • 请求行：包括请求方法、访问的资源URL、使用的HTTP版本，例 POST /demo/index.html HTTP/1.1。GET和POST是最常见的HTTP方法，除此以外还包括DELETE、HEAD、OPTIONS、PUT、TRACE
    • 请求方法。如get、post、put、delete、patch、head、options、trace
    • URL
    • 协议版本
  • 请求头：请求头包含了请求的附加信息，格式为"属性名：属性值”，即key:value的形式，服务端根据请求头获取客户端的信息，主要有cookie、host、connection、accept-language、accept-encoding、user-agent
  • 请求体：用户的请求数据、参数，包含了回车符、换行符、请求数据（不是所有的请求都带有请求数据），如用户名、密码等

请求报文实例

POST /demo/index.html HTTP/1.1     请求行
Accept:image/gif.image/jpeg，      请求头部
Accept-Language:zh-cn
Connection: Keep-Alive
Host:localhost
User-Agent:Mozila/4.0(compatible;MSIE5.01;Window NT5.0)
Accept-Encoding:gzip,deflate

username=dabin 请求体

浏览器向主机发起一个HTTP-GET方法报文请求。请求中包含访问的URL，也就是http://www.baidu.com/ ，KeepAlive，长连接，还有User-Agent用户浏览器操作系统信息，编码等。值得一提的是Accep-Encoding和Cookies项。Accept-Encoding一般采用gzip，压缩之后传输html文件。Cookies如果是首次访问，会提示服务器建立用户缓存信息，如果不是，可以利用Cookies对应键值，找到相应缓存，缓存里面存放着用户名，密码和一些用户设置项。

Content-Type，描述本次请求的body内容是什么格式。常见Content-Type格式：text/html html格式；text/plain 纯文本格式；application/json POST专用，用来告诉服务端消息主体是序列化后的 JSON 字符串；multipart/form-data POST专用，用以支持向服务器发送二进制数据，以便可以在 POST 请求中实现文件上传等功能

Accept，指浏览器或其他客户端可以接受的 MIME（Multipurpose Internet Mail Extensions，多用途互联网邮件扩展）文件类型，服务器可以根据它判断并返回适当的文件格式

Content-Type：application/json;charset=UTF-8

Accept:application/json;charset=UTF-8

Content-Type 用于描述本次请求的body的内容是json格式，且编码为UTF-8；Accept 用于描述客户端希望返回的结果以json来组织，且UTF-8。Content-Type 用于描述request,而Accept用于描述reponse

5.2 HTTP响应

HTTP响应也由四部分组成：状态行、响应头、空行、响应体

  • 状态行/响应行：包含协议版本，状态码及状态描述
  • 响应头：包含一些附加的响应信息，响应头字段主要有connection、content-type、conten-encoding、content-length、set-cookie、Last-Modified、Cache-Control、Expires
  • 响应体：服务器返回给客户端的内容，包含回车符、换行符和响应返回的数据（不是所有的响应都有响应数据）

响应报文示例

HTTP/1.1 200 OK
Server:Apache Tomcat/5.0.12
Date:Mon,60ct2003 13:23:42 GMT
Content-Length:112

<html>
	<body>响应体</body>
</html>

六、GET、POST的区别（重）

GET POST
参数通过URL传递 参数放在请求体中
只能进行un编码 支持多种编码方式
请求会被浏览器主动缓存 手动设置
请求参数会被完整保留在浏览器历史记录里 参数不会被保留
产生一个TCP数据包（把请求头和请求体一并发出去） 产生两个TCP数据包（先发送请求头，服务器响应100 continue，再发送请求体）
  • get方法用于向服务器请求获取某个资源；post方法用于向服务器提交数据或附加新的数据，通常用于表单提交、文件上传等场景
  • 请求参数、安全性：get的请求参数在请求行中，没有请求体，如 http://ip:port/user/find?name=Tom&age=5，不适合传递敏感数据；post的请求参数在请求体中（浏览器Payload），适合传递敏感信息
  • 对数据长度的限制：get请求在url中传递的参数是有长度限制的；而post请求大小是没有限制的
  • 回退按钮/刷新：get方法刷新浏览器或者回退没有影响；post方法则会重新提交请求
  • 缓存：get请求会被浏览器主动cache；而post不会，除非手动设置
  • 历史：get请求参数会被完整地保留在浏览器历史记录中；post中的参数则不会
  • 对数据类型的限制：get只接收ASCII字符；post没有限制
  • 书签：get请求可收藏为书签；post请求不可收藏为书签
  • 请求数据包：get产生一个tcp数据包，浏览器将header和data一起发送出去，服务器响应200并返回数据；post产生两个tcp数据包，浏览器先发送header，服务器响应100 continue，浏览器再发送data，浏览器响应200 成功

具体解析可查阅 get和post区别 后端接收参数（全面）

七、什么是数字证书（重）

服务端可以向证书颁发机构(CA)申请证书，以避免中间人攻击（防止证书被算改），证书包含三部分：证书内容、证书签名算法、签名

服务端把证书传输给浏览器，浏览器从证书里取公钥。证书可以证明该公钥对应本网站

数字签名的制作过程

  1. CA使用证书签名算法对证书内容进行hash运算
  2. 对hash后的值用cA的私钥加密，得到数字签名

浏览器验证过程

  1. 获取证书，得到证书内容、证书签名算法、数字签名
  2. 用CA机构的公钥对数字签名解密（由于是浏览器信任的机构，所以浏览器会保存它的公钥）
  3. 用证书里的签名算法对证书内容进行hash运算
  4. 比较解密后的数字签名和对证书内容做hash运算后得到的哈希值，相等则表明证书可信

八、DNS的解析过程

假定某客户机想获知域名为xxx.example.com主机的IP地址，域名解析的过程(共使用8个UDP报文)如下：

  1. 客户机向其本地域名服务器发出DNS请求报文
  2. 本地域名服务器收到请求后，查询本地缓存，若没有该记录，则以DNS客户的身份向根域名服务器发出解析请求
  3. 根域名服务器收到请求后，判断该域名属于.com域，将对应的*域名服务器dns.com的IP地址返回给本地域名服务器
  4. 本地域名服务器向*域名服务器dns.com发出解析请求报文
  5. *域名服务器dns.com收到请求后，判断该域名属于example.com域，因此将对应的授权域名服务器dns.example.com的IP地址返回给本地域名服务器
  6. 本地域名服务器向授权域名服务器dns.example.com发起解析请求报文
  7. 授权域名服务器dns.example.com收到请求后，将查询结果返回给本地域名服务器
  8. 本地域名服务器将查询结果保存到本地缓存，同时返回给客户机

九、Cookie与Session

HTTP协议是无状态的，即每一次请求都是独立的。服务器和客户端的交互仅限于请求/响应过程， 结束之后便断开， 在下一次请求时， 服务器会认为新的客户端。为了维护他们之间的链接， 让服务器知道这是前一个用户发送的请求， 必须在一个地方保存客户端的信息。即需要用某种机制来识别具体的用户身份，用来跟踪用户的整个会话。常用的会话跟踪技术是Cookie、Session。

9.1 什么是cookie和session（重）

9.1.1 概览

Cookie： 通过在 客户端 记录的信息确定用户的身份。 某些网站为了辨别用户身份而存储在本地终端（Client Side）上的数据（通常经过加密）。cookie实际存储在本地计算机的硬盘里，其最大储存量一般只有4k（识别用户身份，记录历史）。

Session： 通过在 服务器端 记录的信息确定用户的身份。 Session底层其实就是基于 Cookie 来实现的

cookie 和 session的关系：

  • 严格意义上来说，Cookie 和 Session 是没有任何关系的，但 Session 的实现中借助了 Cookie 机制。默认情况下禁用 Cookie 后，Session 是无法正常使用的；但可以通过一些手段绕过Cookie继续运行Session——URL 中携带 SessionID、隐藏表单字段传递 SessionID
  • 现在大多都是Session + Cookie，但是只用session不用cookie，或是只用cookie，不用session在理论上都可以保持会话状态。可是实际中因为多种原因，一般不会单独使用
  • 用session只需要在客户端保存一个id，实际上大量数据都是保存在服务端。如果全部用cookie，数据量大的时候客户端是没有那么多空间的。
  • 如果只用cookie不用session，那么账户信息全部保存在客户端，一旦被劫持，全部信息都会泄露。并且客户端数据量变大，网络传输的数据量也会变大

cookie就是由服务器发送给客户端的特殊信息，而这些信息以文本文件的方式存放在客户端，然后客户端每次向服务器发送请求的时候都会带上这些特殊的信息。说得更具体一点，当用户使用浏览器访问一个支持cookie的网站的时候，用户会提供包括用户名在内的个人信息并且提交至服务器；接着，服务器在客户端回传相应的超文本的同时也会发回这些个人信息，这些信息存储于HTTP响应头中。当客户浏览器接收来自服务器的响应之后，浏览器将信息存放在一个统一的位置。自此，客户端再向服务器发送请求的时候，都会把相应的cookie存放在HTTP请求头，再次发回至服务器。服务器在接收到客户端浏览器的请求之后，就能够通过分析存放于请求头的cookie得到客户端持有的信息，从而动态生成与该客户端相对应的内容，网站的登录界面中"请记住我”这样的选项，就是通过cookie实现的

cookie工作流程

  1. Servlet创建cookie，保存少量数据，发送给浏览器
  2. 浏览器获得服务器发送的cookie数据，将自动保存到浏览器端
  3. 下次访问时，浏览器将自动携带cookie数据发送给服务器

9.1.3 Session

session原理：首先浏览器请求服务器访问web站点时，服务器首先会检查这个客户端请求是否已经包含了一个session标识，称为SESSIONED，如果已经包含了一个sessionid则说明以前为此客户端创建过session，服务器就按照sessionid把这个session检索出来使用；如果客户端请求不包含sessinonid，则服务器为此客户端创建一个session（在服务器端 Session数据会被存储在一个能够关联 Session ID 的数据结构中，例如内存、数据库或者文件存储等），并且生成一个与此session相关联的独一无二的sessionid存放到cookie中，这个sessionid将在本次响应中返回到客户端保存，这样在交互的过程中，浏览器每次请求时，都会带着这个sessionid，服务器根据这个sessionid就可以得到对应的session。以此来达到共享数据的目的，session不会随着浏览器的关闭而死亡，而是等待超时时间。

9.2 Cookie和Session的区别

Cookie Session
作用范围 保存在客户端 保存在服务器端
隐私策略 容易被窃取 安全性相对要高
有效期 可设置长时间保持，比如默认登陆功能 失效时间较短，客户端关闭或Session超时都会失败
存储大小 单个Cookie保存的数据不超过4K Session存储没有上限，但出于对服务器性能考虑，不用存放过多数据，且需要设置删除机制

十、对称加密和非对称加密

对称加密 非对称加密
密钥 通信双方使用相同密钥进行加密 需要生成两个密钥，公钥、私钥
安全性 密钥泄露会导致密文数据被破解 公钥公开，私钥私人保管
速度 加密速度快 计算量大，加密和解密都很慢
常见算法 AES、 DES RSA、DSA

参考 JavaGuide(Java面试+学习指南)、影子的知识文档

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