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网络相关

一、网络相关概念

HTTP与HTTPS

HTTPS是以安全为目标的HTTP通道，简单讲是HTTP的安全版。即HTTP下加入SSL层，HTTPS的安全基础是SSL，因此加密的详细内容就需要SSL。

HTTP超文本传输协议是一种详细规定了浏览器和万维网服务器之间互相通信的规则，通过因特网传送万维网文档的数据传送协议。

区别：

• https协议需要到ca申请证书
• http是超文本传输协议，信息是明文传输，https 则是具有安全性的ssl加密传输协
• http和https使用的是完全不同的连接方式用的端口也不一样,前者是80,后者是443

HTTP与HTTPS在写法上的区别也是前缀的不同，客户端处理的方式也不同，具体说来：

如果URL的协议是HTTP，则客户端会打开一条到服务端端口80（默认）的连接，并向其发送老的HTTP请求。 如果URL的协议是HTTPS，则客户端会打开一条到服务端端口443（默认）的连接，然后与服务器握手，以二进制格式与服务器交换一些SSL的安全参数，附上加密的 HTTP请求。 所以你可以看到，HTTPS比HTTP多了一层与SSL的连接，这也就是客户端与服务端SSL握手的过程

HTTP1.0和HTTP1.1的区别

• 缓存处理，在HTTP1.0中主要使用header里的If-Modified-Since,Expires来做为缓存判断的标准，HTTP1.1则引入了更多的缓存控制策略例如Entity tag，If-Unmodified-Since, If-Match, If-None-Match等更多可供选择的缓存头来控制缓存策略。
• 带宽优化及网络连接的使用，HTTP1.0中，存在一些浪费带宽的现象，例如客户端只是需要某个对象的一部分，而服务器却将整个对象送过来了，并且不支持断点续传功能，HTTP1.1则在请求头引入了range头域，它允许只请求资源的某个部分，即返回码是206（Partial Content），这样就方便了开发者自由的选择以便于充分利用带宽和连接
• 错误通知的管理，在HTTP1.1中新增了24个错误状态响应码，如409（Conflict）表示请求的资源与资源的当前状态发生冲突；410（Gone）表示服务器上的某个资源被永久性的删除
• Host头处理，在HTTP1.0中认为每台服务器都绑定一个唯一的IP地址，因此，请求消息中的URL并没有传递主机名（hostname）。但随着虚拟主机技术的发展，在一台物理服务器上可以存在多个虚拟主机（Multi-homed Web Servers），并且它们共享一个IP地址。HTTP1.1的请求消息和响应消息都应支持Host头域，且请求消息中如果没有Host头域会报告一个错误（400 Bad Request）。
• 长连接，HTTP 1.1支持长连接（PersistentConnection）和请求的流水线（Pipelining）处理，在一个TCP连接上可以传送多个HTTP请求和响应，减少了建立和关闭连接的消耗和延迟，在HTTP1.1中默认开启Connection： keep-alive，一定程度上弥补了HTTP1.0每次请求都要创建连接的缺点

Https 请求慢的解决办法

1. 不通过DNS解析，直接访问IP

2. 解决连接无法复用 http/1.0协议头里可以设置Connection:Keep-Alive或者Connection:Close，选择是否允许在一定时间内复用连接（时间可由服务器控制）。但是这对App端的请求成效不大，因为App端的请求比较分散且时间跨度相对较大。

   方案1.基于tcp的长连接 (主要） 移动端建立一条自己的长链接通道，通道的实现是基于tcp协议。基于tcp的socket编程技术难度相对复杂很多，而且需要自己定制协议。但信息的上报和推送变得更及时，请求量爆发的时间点还能减轻服务器压力（避免频繁创建和销毁连接）

   方案2.http long-polling 客户端在初始状态发送一个polling请求到服务器，服务器并不会马上返回业务数据，而是等待有新的业务数据产生的时候再返回，所以链接会一直被保持。一但结束当前连接，马上又会发送一个新的polling请求，如此反复，保证一个连接被保持。 存在问题： 1）增加了服务器的压力 2）网络环境复杂场景下，需要考虑怎么重建健康的连接通道 3）polling的方式稳定性不好 4）polling的response可能被中间代理cache住 ……

   方案3.http streaming 和long-polling不同的是，streaming方式通过再server response的头部增加“Transfer Encoding:chuncked”来告诉客户端后续还有新的数据到来 存在问题： 1）有些代理服务器会等待服务器的response结束之后才将结果推送给请求客户端。streaming不会结束response 2）业务数据无法按照请求分割 ……

   方案4.web socket 和传统的tcp socket相似，基于tcp协议，提供双向的数据通道。它的优势是提供了message的概念，比基于字节流的tcp socket使用更简单。技术较新，不是所有浏览器都提供了支持。

3.解决head of line blocking

它的原因是队列的第一个数据包（队头）受阻而导致整列数据包受阻 ，使用http pipelining，确保几乎在同一时间把request发向了服务器

Http的request和response的协议组成

客户端发送一个HTTP请求到服务器的请求消息包括以下格式：

请求行（request line）、请求头部（header）、空行和请求数据四个部分组成。

Get请求例子

GET /562f25980001b1b106000338.jpg HTTP/1.1
Host    img.mukewang.com
User-Agent  Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/51.0.2704.106 Safari/537.36
Accept  image/webp,image/*,*/*;q=0.8
Referer http://www.imooc.com/
Accept-Encoding gzip, deflate, sdch
Accept-Language zh-CN,zh;q=0.8

一般情况下，服务器接收并处理客户端发过来的请求后会返回一个HTTP的响应消息。

HTTP响应也由四个部分组成，分别是：状态行、消息报头、空行和响应正文。

http缓存

HTTP的缓存可以分为两种：

强制缓存：需要服务端参与判断是否继续使用缓存，当客户端第一次请求数据是，服务端返回了缓存的过期时间（Expires与Cache-Control），没有过期就可以继续使用缓存，否则则不适用，无需再向服务端询问。

对比缓存：需要服务端参与判断是否继续使用缓存，当客户端第一次请求数据时，服务端会将缓存标识（Last-Modified/If-Modified-Since与Etag/If-None-Match）与数据一起返回给客户端，客户端将两者都备份到缓存中 ，再次请求数据时，客户端将上次备份的缓存 标识发送给服务端，服务端根据缓存标识进行判断，如果返回304，则表示通知客户端可以继续使用缓存。

强制缓存优先于对比缓存。

上面提到强制缓存使用的的两个标识：

Expires：Expires的值为服务端返回的到期时间，即下一次请求时，请求时间小于服务端返回的到期时间，直接使用缓存数据。到期时间是服务端生成的，客户端和服务端的时间可能有误差。 Cache-Control：Expires有个时间校验的问题，所有HTTP1.1采用Cache-Control替代Expires。 Cache-Control的取值有以下几种：

private: 客户端可以缓存。 public: 客户端和代理服务器都可缓存。 max-age=xxx: 缓存的内容将在 xxx 秒后失效 no-cache: 需要使用对比缓存来验证缓存数据。 no-store: 所有内容都不会缓存，强制缓存，对比缓存都不会触发。 我们再来看看对比缓存的两个标识：

Last-Modified/If-Modified-Since

Last-Modified 表示资源上次修改的时间。

当客户端发送第一次请求时，服务端返回资源上次修改的时间：

Last-Modified: Tue, 12 Jan 2016 09:31:27 GMT

客户端再次发送，会在header里携带If-Modified-Since。将上次服务端返回的资源时间上传给服务端。

If-Modified-Since: Tue, 12 Jan 2016 09:31:27 GMT 

服务端接收到客户端发来的资源修改时间，与自己当前的资源修改时间进行对比，如果自己的资源修改时间大于客户端发来的资源修改时间，则说明资源做过修改， 则返回200表示需要重新请求资源，否则返回304表示资源没有被修改，可以继续使用缓存。

上面是一种时间戳标记资源是否修改的方法，还有一种资源标识码ETag的方式来标记是否修改，如果标识码发生改变，则说明资源已经被修改，ETag优先级高于Last-Modified。

Etag/If-None-Match

ETag是资源文件的一种标识码，当客户端发送第一次请求时，服务端会返回当前资源的标识码：

ETag: "5694c7ef-24dc"

客户端再次发送，会在header里携带上次服务端返回的资源标识码：

If-None-Match:"5694c7ef-24dc" 服务端接收到客户端发来的资源标识码，则会与自己当前的资源吗进行比较，如果不同，则说明资源已经被修改，则返回200，如果相同则说明资源没有被修改，返回 304，客户端可以继续使用缓存。

Http长连接。

Http1.0是短连接，HTTP1.1默认是长连接，也就是默认Connection的值就是keep-alive。但是长连接实质是指的TCP连接，而不是HTTP连接。TCP连接是一个双向的通道，它是可以保持一段时间不关闭的，因此TCP连接才有真正的长连接和短连接这一说。

Http1.1为什么要用使用tcp长连接？

长连接是指的TCP连接，也就是说复用的是TCP连接。即长连接情况下，多个HTTP请求可以复用同一个TCP连接，这就节省了很多TCP连接建立和断开的消耗。

此外，长连接并不是永久连接的。如果一段时间内（具体的时间长短，是可以在header当中进行设置的，也就是所谓的超时时间），这个连接没有HTTP请求发出的话，那么这个长连接就会被断掉。

HTTPS 中的 SSL 握手建立过程

• 1、客户端和服务端建立 SSL 握手，客户端通过 CA 证书来确认服务端的身份；
• 2、互相传递三个随机数，之后通过这随机数来生成一个密钥；
• 3、互相确认密钥，然后握手结束；
• 4、数据通讯开始，都使用同一个对话密钥来加解密

响应码，分别都代表什么意思？

1** 信息，服务器收到请求，需要请求者继续执行操作

2** 成功，操作被成功接收并处理

3** 重定向，需要进一步的操作以完成请求

4** 客户端错误，请求包含语法错误或无法完成请求

5** 服务器错误，服务器在处理请求的过程中发生了错误

TCP三次握手

首先明确几个标志位：

• ACK : 确认号，tcp规定只有ACK为1时报文有效，连接建立后所有发送的报文的ACK必须为1
• SYN：在连接建立时用来同步序号，当SYN=1而ACK=0时，表明这是一个连接请求报文。对方若同意建立连接，则应在响应报文中使SYN=1和ACK=1. 因此, SYN置1就表示这是一个连接请求或连接接受报文。握手完成后SYN标志位被置0。
• FIN：终止位，用来释放一个连接。FIN=1表示：此报文段的发送方的数据已经发送完毕，并要求释放运输连接。
• seq：序列号
• ack：发送确认的一端所期望收到的下一个序号，确认序号应当是上次已成功收到数据字节序号加1。不过，只有当标志位中的ACK标志（下面介绍）为1时该确认序列号的字段才有效。主要用来解决不丢包的问题；

三次握手过程如下：

第一次：客户端发送一个ACK=0,SYN=1 ,seq=x 的请求建立连接的报文，然后进入SYN_SEND状态，等待服务器的确认；

第二次：服务端收到客户端的请求报文，同意建立连接，同时发送自己的请求信息，此时ACK=1,SYN=1,seq=y,ack=x+1 ,然后服务器进入SYN_RECV状态

第三次：客户端收到服务端的确认后，要发送对服务端的确认的确认，表示自己收到了服务端的确认。此时ACK=1,seq=x+1,ack=y+1。发送完毕后客户端和服务器端都进入ESTAB-LISHED状态，完成TCP三次握手

“三次握手”的目的是“为了防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了服务端

四次挥手

第一次分手：主机1（可以使客户端，也可以是服务器端），设置Sequence Number和Acknowledgment Number，向主机2发送一个FIN报文段；此时，主机1进入FIN_WAIT_1状态；这表示主机1没有数据要发送给主机2了；

第二次分手：主机2收到了主机1发送的FIN报文段，向主机1回一个ACK报文段，Acknowledgment Number为Sequence Number加1；主机1进入FIN_WAIT_2状态；主机2告诉主机1，我“同意”你的关闭请求；

第三次分手：主机2向主机1发送FIN报文段，请求关闭连接，同时主机2进入LAST_ACK状态；

第四次分手：主机1收到主机2发送的FIN报文段，向主机2发送ACK报文段，然后主机1进入TIME_WAIT状态；主机2收到主机1的ACK报文段以后，就关闭连接；此时，主机1等待2MSL后依然没有收到回复，则证明Server端已正常关闭，那好，主机1也可以关闭连接了。

TCP是全双工模式，这就意味着，当主机1发出FIN报文段时，只是表示主机1已经没有数据要发送了，主机1告诉主机2，它的数据已经全部发送完毕了；但是，这个时候主机1还是可以接受来自主机2的数据；当主机2返回ACK报文段时，表示它已经知道主机1没有数据发送了，但是主机2还是可以发送数据到主机1的；当主机2也发送了FIN报文段时，这个时候就表示主机2也没有数据要发送了，就会告诉主机1，我也没有数据要发送了，之后彼此就会愉快的中断这次TCP连接。

Tcp和Udp的区别？

1、基于连接与无连接；

2、对系统资源的要求（TCP较多，UDP少）；

3、UDP程序结构较简单；

4、流模式与数据报模式 ；

5、TCP保证数据正确性，UDP可能丢包；

6、TCP保证数据顺序，UDP不保证。

tcp与udp却别

1、TCP面向连接（如打电话要先拨号建立连接）;UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接

2、TCP提供可靠的服务。也就是说，通过TCP连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，且按序到达;UDP尽最大努力交付，即不保证可靠交付

3、TCP面向字节流，实际上是TCP把数据看成一连串无结构的字节流;UDP是面向报文的

UDP没有拥塞控制，因此网络出现拥塞不会使源主机的发送速率降低（对实时应用很有用，如IP电话，实时视频会议等）

4、每一条TCP连接只能是点到点的;UDP支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信

5、TCP首部开销20字节;UDP的首部开销小，只有8个字节

6、TCP的逻辑通信信道是全双工的可靠信道，UDP则是不可靠信道

TCP可靠传输原理实现（滑动窗口）。

确认和重传：接收方收到报文后就会进行确认，发送方一段时间没有收到确认就会重传。

数据校验。

数据合理分片与排序，TCP会对数据进行分片，接收方会缓存为按序到达的数据，重新排序后再提交给应用层。

流程控制：当接收方来不及接收发送的数据时，则会提示发送方降低发送的速度，防止包丢失。

拥塞控制：当网络发生拥塞时，减少数据的发送。

建立socket连接

建立Socket连接至少需要一对套接字，其中一个运行于客户端，称为ClientSocket ，另一个运行于服务器端，称为ServerSocket 。

套接字之间的连接过程分为三个步骤：服务器监听，客户端请求，连接确认。

• 服务器监听：服务器端套接字并不定位具体的客户端套接字，而是处于等待连接的状态，实时监控网络状态，等待客户端的连接请求。
• 客户端请求：指客户端的套接字提出连接请求，要连接的目标是服务器端的套接字。为此，客户端的套接字必须首先描述它要连接的服务器的套接字，指出服务器端- - 套接字的地址和端口号，然后就向服务器端套接字提出连接请求。 连接确认：当服务器端套接字监听到或者说接收到客户端套接字的连接请求时，就响应客户端套接字的请求，建立一个新的线程，把服务器端套接字的描述发 给客户端，一旦客户端确认了此描述，双方就正式建立连接。而服务器端套接字继续处于监听状态，继续接收其他客户端套接字的连接请求。

SOCKET连接与TCP连接

创建Socket连接时，可以指定使用的传输层协议，Socket可以支持不同的传输层协议（TCP或UDP），当使用TCP协议进行连接时，该Socket连接就是一个TCP连接。

Socket连接与HTTP连接

由于通常情况下Socket连接就是TCP连接，因此Socket连接一旦建立，通信双方即可开始相互发送数据内容，直到双方连接断开。但在实际网 络应用中，客户端到服务器之间的通信往往需要穿越多个中间节点，例如路由器、网关、防火墙等，大部分防火墙默认会关闭长时间处于非活跃状态的连接而导致 Socket 连接断连，因此需要通过轮询告诉网络，该连接处于活跃状态。

而HTTP连接使用的是“请求—响应”的方式，不仅在请求时需要先建立连接，而且需要客户端向服务器发出请求后，服务器端才能回复数据。

很多情况下，需要服务器端主动向客户端推送数据，保持客户端与服务器数据的实时与同步。此时若双方建立的是Socket连接，服务器就可以直接将数 据传送给客户端；若双方建立的是HTTP连接，则服务器需要等到客户端发送一次请求后才能将数据传回给客户端，因此，客户端定时向服务器端发送连接请求， 不仅可以保持在线，同时也是在“询问”服务器是否有新的数据，如果有就将数据传给客户端。

socket断线重连实现

正常连接断开客户端会给服务端发送一个fin包，服务端收到fin包后才会知道连接断开。 而断网断电时客户端无法发送fin包给服务端，所以服务端没办法检测到客户端已经断线。 为了缓解这个问题，服务端需要有个心跳逻辑，就是服务端检测到某个客户端多久没发送任何数据过来就认为客户端已经断开， 这需要客户端定时向服务端发送心跳数据维持连接。

心跳机制实现

长连接的实现：心跳机制，应用层协议大多都有HeartBeat机制，通常是客户端每隔一小段时间向服务器发送一个数据包，通知服务器自己仍然在线。并传输一些可能必要的数据。使用心跳包的典型协议是IM，比如QQ/MSN/飞信等协议

1、在TCP的机制里面，本身是存在有心跳包的机制的，也就是TCP的选项：SO_KEEPALIVE。 系统默认是设置的2小时的心跳频率。但是它检查不到机器断电、网线拔出、防火墙这些断线。 而且逻辑层处理断线可能也不是那么好处理。一般，如果只是用于保活还是可以的。通过使用TCP的KeepAlive机制（修改那个time参数），可以让连接每隔一小段时间就产生一些ack包，以降低被踢掉的风险，当然，这样的代价是额外的网络和CPU负担。

2、应用层心跳机制实现。

Cookie与Session的作用和原理。

• Session是在服务端保存的一个数据结构，用来跟踪用户的状态。
• Cookie是客户端保存用户信息的一种机制，用来记录用户的一些信息，也是实现Session的一种方式。

Cookie

Cookie是由服务器端生成，发送给User-Agent（一般是web浏览器），浏览器会将Cookie的key/value保存到某个目录下的文本文件内，下次请求同一网站时就发送该Cookie给服务器（前提是浏览器设置为启用Cookie）。Cookie名称和值可以由服务器端开发自己定义，对于JSP而言也可以直接写入Sessionid，这样服务器可以知道该用户是否合法用户以及是否需要重新登录等。

浏览器输入地址到返回结果发生了什么？

总体来说分为以下几个过程:

1、DNS解析，此外还有DNSy优化（DNS缓存、DNS负载均衡）

2、TCP连接

3、发送HTTP请求

4、服务器处理请求并返回HTTP报文

5、浏览器解析渲染页面

6、连接结束

如何尽快的加载资源（网络优化）？

答案就是能不从网络中加载的资源就不从网络中加载，当我们合理使用缓存，将资源放在浏览器端，这是最快的方式。如果资源必须从网络中加载，则要考虑缩短连接时间，即DNS优化部分;减少响应内容大小，即对内容进行压缩。另一方面，如果加载的资源数比较少的话，也可以快速的响应用户。

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