前端面试的计算机网络部分（2）每天10个小知识点

知识点

11. DNS 完整的查询过程

DNS（Domain Name System）是一种用于将域名转换为IP地址的系统，使我们能够通过易记的域名访问互联网资源。DNS查询过程可以分为递归查询和迭代查询两种方式，下面我将详细解释这两种查询过程，并提供相应的代码示例。

递归查询过程：

1. 客户端发起查询请求： 当用户在浏览器中输入一个域名时，操作系统的DNS解析库将会向本地DNS服务器发起一个递归查询请求。
2. 本地DNS服务器查询根域名服务器： 本地DNS服务器收到查询请求后，首先会向根域名服务器发送查询请求，以获取顶级域名服务器的IP地址。
3. 根域名服务器返回顶级域名服务器IP地址： 根域名服务器返回包含顶级域名服务器IP地址的响应。
4. 本地DNS服务器查询顶级域名服务器： 本地DNS服务器接收到根域名服务器的响应后，会向顶级域名服务器发送查询请求，以获取目标域名的权威域名服务器的IP地址。
5. 顶级域名服务器返回权威域名服务器IP地址： 顶级域名服务器返回包含权威域名服务器IP地址的响应。
6. 本地DNS服务器查询权威域名服务器： 本地DNS服务器接收到顶级域名服务器的响应后，会向权威域名服务器发送查询请求，以获取目标域名对应的IP地址。
7. 权威域名服务器返回IP地址： 权威域名服务器返回目标域名对应的IP地址。
8. 本地DNS服务器缓存结果： 本地DNS服务器将获取的IP地址缓存起来，以备将来的查询。
9. 本地DNS服务器将IP地址返回给客户端： 本地DNS服务器将获取的IP地址返回给客户端的DNS解析库。
10. 客户端发起连接请求： 客户端使用获取到的IP地址发起与目标服务器的连接请求。

下面是一个简化的Node.js代码示例，演示了如何进行递归查询过程：

const dns = require('dns');
const domainName = 'www.example.com';
dns.resolve(domainName, (err, addresses) => {
  if (err) {
    console.error('DNS resolution error:', err);
    return;
  }
  console.log(`IP addresses for ${domainName}:`, addresses);
});

迭代查询过程：

1. 客户端发起查询请求： 同样，当用户在浏览器中输入一个域名时，操作系统的DNS解析库将会向本地DNS服务器发起一个迭代查询请求。
2. 本地DNS服务器查询根域名服务器： 本地DNS服务器向根域名服务器发送查询请求。
3. 根域名服务器返回顶级域名服务器IP地址： 根域名服务器返回包含顶级域名服务器IP地址的响应。
4. 本地DNS服务器查询顶级域名服务器： 本地DNS服务器向顶级域名服务器发送查询请求。
5. 顶级域名服务器返回权威域名服务器IP地址： 顶级域名服务器返回包含权威域名服务器IP地址的响应。
6. 本地DNS服务器查询权威域名服务器： 本地DNS服务器向权威域名服务器发送查询请求。
7. 权威域名服务器返回IP地址： 权威域名服务器返回目标域名对应的IP地址。
8. 本地DNS服务器将IP地址返回给客户端： 本地DNS服务器将获取的IP地址返回给客户端的DNS解析库。
9. 客户端发起连接请求： 客户端使用获取到的IP地址发起与目标服务器的连接请求。

迭代查询过程中，每次查询都是在上一级的DNS服务器中进行，直到获得目标域名对应的IP地址。

请注意，实际的DNS查询过程可能会更加复杂，涉及到缓存、负载均衡等因素。上述示例只是一个简化的描述和代码演示。

12. OSI 七层模型

OSI（Open Systems Interconnection）七层模型是计算机网络领域中的一种概念性框架，用于描述计算机网络中不同层次的通信协议和功能。每一层都负责不同的任务，从底层的物理传输到顶层的应用。以下是OSI七层模型的每一层及其功能的详细说明：

1. 物理层（Physical Layer）：

• 功能：处理物理连接、电压、比特流等硬件层面的细节，负责数据的传输和接收。
• 示例：传输介质、网线、光纤、信号编码。

2. 数据链路层（Data Link Layer）：

• 功能：在直接相连的两个节点之间提供可靠的数据传输，通过帧（Frame）管理错误控制和流控。
• 示例：以太网、无线局域网（WiFi）等。

3. 网络层（Network Layer）：

• 功能：实现不同网络之间的数据路由和转发，提供跨网络的数据传输。
• 示例：IP（Internet Protocol）、路由器。

4. 传输层（Transport Layer）：

• 功能：为端到端通信提供可靠性和数据分割/重组，处理数据传输的错误恢复和流量控制。
• 示例：TCP（Transmission Control Protocol）、UDP（User Datagram Protocol）。

5. 会话层（Session Layer）：

• 功能：管理会话的建立、维护和终止，控制数据交换的方式和顺序。
• 示例：会话控制、同步和管理。

6. 表示层（Presentation Layer）：

• 功能：处理数据的格式转换、加密解密和压缩解压缩等，确保不同系统的数据格式兼容性。
• 示例：数据格式转换、加密、压缩。

7. 应用层（Application Layer）：

• 功能：提供用户应用程序与网络通信的接口，包括应用协议（如HTTP、SMTP、FTP）。
• 示例：Web浏览器、电子邮件客户端、文件传输客户端等。

这些七层共同构成了一个分层的通信协议框架，使不同的网络设备和应用能够通过特定的协议进行通信，各层之间的分离也使得网络协议的开发、维护和升级更加灵活和可扩展。需要注意的是，实际网络协议可能并不都严格遵循七层模型，一些协议可能会涵盖多个层次的功能。

13. TCP 的三次握手和四次挥手

TCP（Transmission Control Protocol）是一种可靠的传输协议，用于在计算机网络中实现可靠的数据传输。在建立和终止TCP连接时，涉及到三次握手和四次挥手的过程。

三次握手（Three-Way Handshake）：

三次握手是用于建立TCP连接的过程，确保双方都能够通信。

1. 第一次握手（SYN）： 客户端发送一个带有 SYN（同步序列号）标志的包，请求建立连接。
2. 第二次握手（SYN + ACK）： 服务器接收到客户端的请求后，发送一个带有 SYN 和 ACK 标志的包，表示同意建立连接。
3. 第三次握手（ACK）： 客户端收到服务器的确认后，发送一个带有 ACK 标志的包，确认连接已建立。

此时，TCP连接已建立，双方可以开始进行数据传输。

四次挥手（Four-Way Handshake）：

四次挥手是用于终止TCP连接的过程，确保双方都完成了数据传输。

1. 第一次挥手（FIN）： 客户端或服务器其中一方发送一个带有 FIN（结束）标志的包，表示想要终止连接，但仍然可以接收数据。
2. 第二次挥手（ACK）： 接收到终止请求的一方发送一个带有 ACK 标志的包，确认收到了终止请求。
3. 第三次挥手（FIN）： 接收到确认的一方在完成了所有数据发送后，发送一个带有 FIN 标志的包，表示它已经没有数据要发送了。
4. 第四次挥手（ACK）： 另一方收到终止请求后，发送一个带有 ACK 标志的包，确认收到终止请求。

此时，TCP连接已经终止，双方都不再能够进行数据传输。

下面是一个简化的文本示例，演示了三次握手和四次挥手的过程：

三次握手：
客户端 -> 服务器: SYN
服务器 -> 客户端: SYN + ACK
客户端 -> 服务器: ACK
数据传输阶段...
四次挥手：
客户端 -> 服务器: FIN
服务器 -> 客户端: ACK
服务器 -> 客户端: FIN
客户端 -> 服务器: ACK

这些握手和挥手过程确保了双方在建立和终止连接时的可靠通信。实际应用中，网络延迟和异常情况可能会影响握手和挥手的细节。

14. DNS解析过程

DNS解析是将域名转换为IP地址的过程，使得我们可以通过易于记忆的域名访问互联网资源。DNS解析涉及多个步骤，下面是DNS解析过程的详细说明：

1. 浏览器发起解析请求： 当用户在浏览器中输入一个网址（域名）时，浏览器会向操作系统的DNS解析库发起解析请求。
2. 本地DNS缓存查询： 解析库首先会在本地缓存中查找是否已经解析过该域名。如果找到了，解析过程将会结束，直接使用缓存中的IP地址。
3. 本地DNS服务器查询： 如果本地缓存中没有找到对应的IP地址，解析库会将解析请求发送给本地DNS服务器，通常由ISP（互联网服务提供商）提供。
4. 根域名服务器查询： 如果本地DNS服务器也没有缓存该域名的IP地址，它会向根域名服务器发起查询请求，询问顶级域名服务器的地址。
5. 顶级域名服务器查询： 根域名服务器返回顶级域名服务器的地址，本地DNS服务器随即向顶级域名服务器发起查询请求。
6. 权威域名服务器查询： 顶级域名服务器返回权威域名服务器的地址，本地DNS服务器再次向权威域名服务器发起查询请求。
7. 权威域名服务器返回IP地址： 权威域名服务器返回包含目标域名对应IP地址的响应。
8. 本地DNS服务器缓存结果： 本地DNS服务器将获取到的IP地址缓存起来，以备将来的查询。
9. 本地DNS服务器将IP地址返回给解析库： 本地DNS服务器将获取到的IP地址返回给操作系统的DNS解析库。
10. 解析库将IP地址返回给浏览器： 操作系统的DNS解析库将获取到的IP地址返回给浏览器，浏览器可以使用这个IP地址与目标服务器建立连接。
11. 浏览器发起连接请求： 浏览器使用获取到的IP地址向目标服务器发起连接请求，开始进行数据传输。

需要注意的是，DNS解析过程可能会因网络延迟、缓存、DNS服务器性能等因素而有所不同。但总体来说，上述步骤描述了DNS解析的一般流程。

15. 什么是协议缓存和预连接吗？它们如何影响网络性能？

协议缓存（也称为HSTS）和预连接是两种前端网络优化技术，它们可以显著影响网络性能和安全性。

1. 协议缓存（HTTP Strict Transport Security - HSTS）： HSTS是一种安全性机制，旨在强制客户端在与服务器通信时始终使用加密的HTTPS连接，而不是明文的HTTP连接。当服务器发送HSTS头部给浏览器后，浏览器会在一定时间内（称为"最大年龄"）强制使用HTTPS，即使用户尝试使用HTTP也会被自动转到HTTPS连接。
   影响网络性能： HSTS能够提升安全性，避免中间人攻击和数据劫持。但是，HSTS可能会导致初始的HTTPS连接延迟，因为浏览器在第一次访问时需要获取服务器的HSTS策略。一旦获取到策略后，后续的连接会直接使用HTTPS，提高了访问速度。
   
2. 预连接（Preconnect）： 预连接是一种浏览器优化技术，通过在浏览器渲染过程中提前建立DNS解析、TCP握手和TLS握手连接，来预加载将来可能需要的域名。这对于第三方域名、CDN等资源域名特别有用，因为它们通常需要额外的网络往返时间。
   影响网络性能： 预连接可以显著减少请求的网络延迟，因为当浏览器准备发起实际的请求时，DNS解析、TCP握手和TLS握手已经完成。这可以提高页面加载速度，特别是对于使用外部资源的页面。
   

综合来看，协议缓存和预连接都是前端网络优化技术，它们对网络性能有积极影响。协议缓存提高了安全性，虽然可能在初始连接上产生一些延迟。预连接则减少了网络往返时间，提高了资源加载速度。根据具体的应用场景，可以合理应用这些技术来提升网站的性能和安全性。

16. 服务器处理请求并返回HTTP报文过程

服务器处理请求并返回HTTP报文是Web应用程序的基本交互过程。以下是服务器处理请求并返回HTTP报文的详细步骤：

1. 客户端发送HTTP请求： 当用户在浏览器中输入URL或点击链接时，浏览器会生成一个HTTP请求，将其发送到目标服务器。
2. 服务器接收请求： 服务器接收到客户端发送的HTTP请求。
3. 解析HTTP请求： 服务器解析HTTP请求中的各个部分，如请求方法、请求路径、请求头、请求体等。
4. 处理请求： 服务器根据请求的内容和服务器端的逻辑，执行相应的处理。这可能涉及数据库查询、计算、生成内容等。
5. 生成HTTP响应： 服务器生成一个HTTP响应，包括响应状态码、响应头和响应体。
6. 设置响应头： 服务器设置HTTP响应的头部信息，包括内容类型、缓存策略等。
7. 生成响应体： 服务器生成HTTP响应的主体部分，包括HTML内容、JSON数据等。
8. 发送HTTP响应： 服务器将生成的HTTP响应发送回客户端。
9. 客户端接收响应： 客户端（通常是浏览器）接收服务器发送的HTTP响应。
10. 解析HTTP响应： 客户端解析HTTP响应中的状态码、响应头和响应体。
11. 渲染响应内容： 浏览器根据响应头中的内容类型以及响应体中的数据，进行页面渲染或数据展示。
12. 显示页面内容： 浏览器将渲染后的内容显示给用户，用户可以看到网页内容或应用程序界面。

这个过程中涉及到HTTP请求和响应，其中HTTP请求包含HTTP方法（GET、POST等）、URL路径、请求头和请求体，而HTTP响应包括响应状态码、响应头和响应体。这种交互模式使得客户端和服务器能够进行有效的通信，实现Web页面和应用的展示与交互。

17.TCP、UDP和HTTP的区别

TCP（Transmission Control Protocol）、UDP（User Datagram Protocol）和HTTP（Hypertext Transfer Protocol）是计算机网络中常用的三种协议，它们在不同层面上具有不同的特点和用途。以下是它们之间的区别：

1. TCP（传输控制协议）：

• 特点： TCP是一种可靠的、面向连接的协议，它保证数据的可靠传输，确保数据按顺序到达目标。TCP提供了错误检测、流量控制和拥塞控制等功能，以保证数据传输的稳定性和可靠性。
• 用途： 适用于需要可靠数据传输的场景，如网页浏览、文件下载、电子邮件等。

2. UDP（用户数据报协议）：

• 特点： UDP是一种无连接的协议，不保证数据的可靠传输，也没有拥塞控制等机制。UDP更加轻量级，传输速度较快，但可能会丢失部分数据包。
• 用途： 适用于对传输速度要求较高、但数据丢失不会对应用造成重大影响的场景，如实时音视频传输、在线游戏等。

3. HTTP（超文本传输协议）：

• 特点： HTTP是一种应用层协议，用于在Web浏览器和服务器之间传输超文本数据。它是无状态的，每个请求都是独立的，不保留之前请求的信息。HTTP有两种主要版本：HTTP/1.1和HTTP/2，后者引入了多路复用等优化特性。
• 用途： 用于浏览器和服务器之间传输网页内容、图像、视频等，支持与服务器交互，包括GET请求（获取数据）、POST请求（提交数据）等。

总结：

• TCP提供可靠的连接和数据传输，适用于需要确保数据完整性和顺序的应用。
• UDP提供更快的传输速度，适用于实时性要求高且能容忍少量数据丢失的应用。
• HTTP是应用层协议，用于在浏览器和服务器之间传输数据，支持网页浏览、数据交互等。HTTP本身可以基于TCP或UDP实现。

不同的协议根据应用需求选择合适的通信方式，以满足性能、可靠性和实时性等要求。

18. 说一下你对http状态码的了解多少？

HTTP状态码是在HTTP协议中用来表示服务器对请求的响应结果的数字代码。它们提供了关于请求的处理情况的信息，帮助客户端了解服务器端的操作状态。HTTP状态码由三位数字组成，分为五个类别，每个类别代表不同类型的响应。以下是对HTTP状态码的一些常见了解：

1. 1xx - 信息性响应：表示请求已经被接收，继续处理。

• 100 Continue：服务器已收到请求的初始部分，客户端应该继续发送其余部分。

2. 2xx - 成功：表示请求已成功被服务器理解、接受和处理。

• 200 OK：请求成功，正常返回结果。
• 201 Created：请求成功，服务器创建了新的资源。
• 204 No Content：请求成功，但响应中不包含实体主体内容。

3. 3xx - 重定向：表示需要客户端进一步操作以完成请求。

• 301 Moved Permanently：永久性重定向，请求的资源已经被永久移动到新的URL。
• 302 Found：临时性重定向，请求的资源暂时被移动到新的URL。

4. 4xx - 客户端错误：表示客户端发起的请求有误或无法被服务器处理。

• 400 Bad Request：请求错误，服务器无法理解请求。
• 401 Unauthorized：未授权，需要用户认证或登录。
• 403 Forbidden：禁止访问，服务器拒绝请求。
• 404 Not Found：未找到，请求的资源不存在。

5. 5xx - 服务器错误：表示服务器在处理请求时出现错误。

• 500 Internal Server Error：服务器内部错误。
• 502 Bad Gateway：网关错误，服务器充当网关或代理，从上游服务器接收到无效响应。
• 503 Service Unavailable：服务不可用，服务器当前无法处理请求。
• 504 Gateway Timeout：网关超时，上游服务器在规定时间内未响应。

每个状态码都有特定的含义，客户端根据状态码来判断请求是否成功以及如何进一步处理。在编写Web应用程序时，了解HTTP状态码能够帮助你更好地处理不同情况下的请求和响应。

19.在优化网络性能的同时，如何确保用户的数据隐私和安全？

在优化网络性能的同时确保用户数据隐私和安全是至关重要的。以下是一些方法和策略，可以在网络性能优化的前提下保护用户的数据隐私和安全：

1. 使用加密通信： 使用HTTPS（基于SSL/TLS）来加密用户与服务器之间的通信，确保数据在传输过程中不容易被窃取或篡改。HTTPS协议通过数字证书验证服务器的身份，保护数据的机密性和完整性。
2. 数据最小化原则： 采用数据最小化的原则，只收集、存储和处理必要的用户数据。减少不必要的数据收集可以降低隐私风险。
3. 合规性和法律法规遵循： 遵循适用的隐私法律法规，如欧洲的GDPR、美国的CCPA等。确保在收集、存储和处理用户数据时遵循相关合规性要求。
4. 数据加密存储： 除了在传输过程中加密数据，还应该在存储时对敏感数据进行加密。这可以防止数据泄露，即使服务器被入侵也能保护用户信息。
5. 强化身份验证： 对用户进行强化身份验证，使用多因素认证（MFA）等方式，以确保只有授权的用户可以访问敏感信息。
6. 安全开发实践： 在开发过程中采用安全的编码实践，避免常见的安全漏洞，如SQL注入、跨站脚本攻击等。
7. 安全审计和监控： 定期对系统进行安全审计和监控，及时检测异常活动并采取措施防范潜在的安全威胁。
8. 隐私政策和透明度： 提供清晰的隐私政策，告知用户数据如何收集、使用和保护。让用户明确知道他们的数据会被如何处理。
9. 数据保留期限： 定义数据保留期限，一旦数据不再需要，应该进行安全且彻底的删除。
10. 教育和培训： 对员工和开发团队进行安全和隐私方面的培训，提高大家对数据安全和隐私的意识。

综合考虑网络性能和数据隐私安全，可以采用综合性的安全策略，确保在提供高效网络服务的同时，用户的数据得到充分保护。

20.如何利用前端网络优化来提高用户满意度和积极体验？

前端网络优化是提高用户满意度和积极体验的关键因素之一。通过减少加载时间、提高页面响应速度和优化用户界面，可以使用户获得更快、更流畅的访问体验。以下是一些前端网络优化的方法，可以提高用户满意度和积极体验：

1. 压缩资源： 压缩CSS、JavaScript和图像等前端资源，减少文件大小，加快下载速度。
2. 使用浏览器缓存： 使用HTTP缓存头，使得浏览器能够缓存页面资源，减少重复下载。
3. CDN加速： 使用内容分发网络（CDN）来分发静态资源，将资源放置在全球分布的服务器上，从离用户最近的服务器获取资源，提高加载速度。
4. 异步加载： 使用异步加载技术，如使用async和defer属性加载脚本，避免阻塞页面渲染。
5. 图片优化： 使用适当的图像格式，进行图像压缩和裁剪，以及使用图像懒加载技术。
6. 减少HTTP请求数： 合并和精简CSS和JavaScript文件，减少HTTP请求的数量。
7. 使用响应式设计： 使用响应式设计来适应不同屏幕尺寸和设备，提供更好的用户体验。
8. 优化字体加载： 使用Web字体时，仅加载所需的字符和字重，避免不必要的下载。
9. 减少重定向： 减少页面的重定向，以避免额外的网络请求。
10. 提前加载关键资源： 预加载关键资源，使得用户点击链接时能够更快地加载页面。
11. 使用缓存技术： 使用本地存储、SessionStorage和LocalStorage等缓存技术，减少不必要的请求。
12. 性能监测和分析： 使用工具监测和分析页面性能，识别瓶颈并进行优化。

通过综合应用这些优化技术，可以提高网站的性能，加速页面加载速度，提供更流畅的用户体验，从而提高用户满意度和积极体验。