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TCP/IP的协议概念

IP又叫网际协议，负责将数据包从一个地方传送到另一个地方。TCP又叫传输控制协议，提供一种可靠的、面向连接的服务，用于在不可靠的IP层之上进行数据传输。

TCP/IP把数据传输分成4层，像快递的配送流程：

  • 1、应用层：“你要寄什么？”
比如你告诉顺丰客服你要寄口红。你用的微信、小红书、淘宝（不同app属于不同快递公司）都在这一层，比如你的需求是用微信给朋友发送消息「周末约饭」。
  • 2、传输层：“分装包裹+保价服务〞
负责把大件拆成小包裹，贴上序号，确保对方收齐后能拼回原样。
  • 3、网络层：〝规划快递路线〞
像快递单地址（设备的“门牌号”（比如192.168.1.1）），告诉快递员送到哪。
  • 4、数据链路层：“送货的快递员”
通过W-Fi、网线等物理方式把数据包送到目的地，就像快递员开车送货。

　

举个真实例子：你给朋友发微信说“周末约饭”

  • 应用层把文字转成代码
  • 传输层把数据拆成数据包＋编号（比如拆成#1包=“周”、#2包=“末”）
  • 网络层导航到朋友的手机地址
  • 数据链路层通过Wi-Fi/5G传输一朋友收到你发的信息

　

当你用微信发消息时，文字先被微信打包（应用层），加上发送和接收的端口号（传输层），写上你和朋友的IP地址（网络层），最后通过WiFi或流量发出去（网络接口层）。整个过程就像发快递：内容一快递单 ~ 地址＞ 实际运输。

TCP/IP 就是互联网的“快递系统”，负责把数据（比如文字、图片、视频）从一台设备准确送到另一台设备。如果把互联网比作全球快递网，TCP/IP就是最牛的快递公司（顺丰），它会把你的所有大件拆成小包裹（数据分片），然后给每个小包裹贴快递单（IP地址），用多辆车派送走不同路线（路由器），后精准拼起来送到你家门口，收到后你再检查包裹是否完好（数据校验）。

　

HTTP和TCP之间的关系是怎样的呀？

HTTP在TCP之上，是应用层的协议，我们常用的小红书、微信就在这一层，也是我们程序员能直接看得到的协议。那HTTP是如何使用TCP的呢？

下面通过一个例子来详细解释：假设你在浏览器地址栏访问example网站，下面是浏览器和服务器的通信流程：

哦，所以说HTTP只关心发送的内容，TCP来负责传输HTTP数据。你的例子讲的是发起一个HTTP请求的情况，那如果同时发起多个HTTP请求呢，浏览器是怎么处理的？

这里有个发展历史，从HTTP1.0-> HTTP1.1->HTTP2，浏览器的处理方式都不一样，下面我将详细解释：

  • 1、串行连接
最早期的时候（HTTP1.0），浏览器每发起一个HTTP请求，都会新建立一个TCP连接，并且必须等上一个HTTP请求回来，下一个HTTP请求才开始传输。由于建立一个TCP连接比较耗时（三次握手和慢启动机制），并且是串行处理HTTP请求，TCP延时就叠加了起来，当网页同时发起多个HTTP请求时，整体耗时较长，性能较差，所以这种机制就慢慢被淘汰了。
  • 2、持久连接+顺序处理
从HTTP 1.0+到 HTTP1.1，持久连接是主流机制，基本所有浏览器和服务器都支持。那么什么是持久连接呢？即重用TCP连接，通过一个 TCP 连接按顺序处理多个请求，避免频繁建立连接的时间和资源开销。一般浏览器规定，同个域名下，可并行打开6~8个TCP连接，其中每个TCP连接都是可重用的，但是一个TCP连接上面的HTTP请求是按顺序处理的，必须等上一个请求响应回来，才能传输下一个请求。因为浏览器限制了TCP的最大连接数，所以当HTTP请求个数超过6个时，就要开始排队了，为了提高页面加载速度，所以很多程序员会在HTTP层面做优化，通过合并请求来减少并发请求个数。
这种方式确实减少了TCP连接，但是如果同一个TCP连接上面的某一个HTTP请求卡住了，后面在排队的HTTP请求也全部卡住，容易造成队头拥塞，所以就出现了http2的多路复用机制，继续往下看。
  • 3、单连接多路复用+并行处理
HTTP2的多路复用机制，所有的HTTP请求和响应通过单条TCP连接来并发传输（一般来说同个域名下，只会建立一个TCP连接）。它具体是怎么实现的呢？它将每个HTTP请求数据和响应数据拆分为二进制帧，通过唯一的流 ID标记每个二进制帧，然后乱序发送，数据到达后再重新组装起来。
在单一连接上并发传输多个请求/响应，解决了队头阻塞问题。而且HTTP2以前，数据都是通过纯文本来传输的，HTTP2通过二进制传输，大大提高了传输效率～单一TCP连接上可同时处理数百个请求，这种方式解决了同一域名下请求数量的问题。

　　

小结：下面通过一个图来总结下三种处理方式：

　

认识IP地址、域名和DNS

什么是IP地址呀？

接入互联网的每一台计算机会被分配一个逻辑唯一的IP地址，
一个IP地址由两部分组成：网络部分（标识子网络）和主机部分（标识设备）。
例如在192.168.1.198中，子网是192.168.1，主机是198。

　

IP地址有什么作用呢？

IP地址就像一套“分层的邮政编码”，前段用于定位城市（子网），后段用于定位街道（主机）；
邮局（路由器）根据城市代号规划干线运输，到达后再按街道派送。IP地址的主要作用是确定计算机所在的子网络。比如你的电脑想要访问example.com网站时，路由器会通过IP地址找到目标网站的子网，
到达子网后，再通过ARP协议将目标IP解析为物理地址（MAC地址），通过物理地址，两台计算机就可以找到对方，就可以通信了。

　

那么计算机的IP地址是固定不变的吗？

不一定，IP地址又分为静态IP和动态IP。静态IP需要手动配置并且长期固定，适用于需要稳定公网问的服务器，但成本较高且需要专业管理。动态IP指的是在计算机开机后会被动态分配到的一个IP地址，因为动态IP能有效的利用地址资源，现在大多数都是动态IP上网。

　

IP地址、域名和DNS是什么关系呀

域名是IP地址的别名，因为IP地址不好记忆（比如192.168.1.1），而域名可读性更强，比如
example.com,所以人们通常就用域名来记忆一个网站的地址。DNS负责维护域名和IP地址之间的映射关系，它可以通过域名找IP地址，也可以反过来通过IP地址找域名，就像手机通讯录，通讯录助手可以把手机号码和人名映射起来。

　

一个域名可以映射多个IP地址吗？

可以呀。可以为同个域名配置多个IP地址，比如：
www.example.com 192.168.1.2
www.example.com 192.168.1.3
这种策略主要为了提高服务器性能，将用户的请求分散到多台服务器，避免单台服务器过载。

　

一个域名的层级结构是怎样的呀

一般来说，一个域名由至少三部分组成。

  • 顶级域名：如.com、.cn，位于最右侧，代表域名类别或国家
  • 二级域名：顶级域名的直接下级（如example.com ），是用户可注册的最高级域名
  • 子域名（三级及以下）：二级域名的左侧延伸（如news.example.com 中的 news），用于划分更细的子服务或部门
  • 主机名：域名最左侧的部分（如www.example.com中的www），标识特定服务器或服务类型一般我们购买域名，购买的是一个二级域名的管理权，然后我们就可以在二级域名基础上去设置三级、四级域名等等。

　

什么是HTTP呀？

HTTP是–种「超文本传输协议」，说白了就是web客户端和服务器之间通信的一套规则。
其中超文本就是不止文本，即它不仅能支持传输文本，还支持图片、音频、视频等等。

　

web客户端具体指的什么呢？

web客户端指的是发起HTTP请求的载体，最常见的有浏览器、app，还有一些命令行工具
CURL、weget，还有开发者工具postman等等。当我们需要模拟请求的时候，可以使用CURL、postman这些工具哟~

　

web服务器又是啥？

从广义上来说，web服务器指的是web服务器软件和硬件，硬件部分指的是物理服务器（电脑主机+网络设备），存放网站文件和联网。这里的软件指的是Nginx、Apache等，它们主要职责是接收HTTP请求、调用后端应用程序、返回HTTP响应等等。

　

那HTTP有什么特征吗？

1、HTTP是一个没有状态的协议
指的是服务器不会登记和你的聊天记录（请求记录），你的上一次请求和下一次请求，服务器不知道是同一个人。

就好像你去线下奶茶店口头向店员点奶茶：

第一天：
你：“我要一杯芋泥波波”
店员：好的。

第二天：
你："我要一杯杨枝甘露〞
店员：“你是哪位呀，之前点过奶茶吗”（服务器不记得你）
服务器默认是不会存和你的聊天记录的，除非你主动带“身份证”（Cookie/Token），它才能通过身份证来识别你哦。

　

2、必须是客户端主动向服务器发起请求，服务器才能响应（单向传输）
如果想实现服务器主动向客户端推送消息，可以使用“伪推送” 技术，比如长轮询，客户端定时向服务器发请求询问。或者使用全双工通信协议WebSocket，双方可随时主动发送数据。
但是在HTTP2中，可以说实现了半双工通信，服务器能“预判你的需求”，当浏览器请求主资源（如
HTML）时，服务器会主动推送相关资源（CSS/JS/图片）给浏览器，不需要浏览器再次请求CSS/JS/图片等资源了，减少了请求次数，页面加载更快了。

　

3、明文传输
HTTP报文数据就像明信片一样，在运输过程中可能会被偷看，因为它没有对数据加密（HTTPS才会加密，所以后期出现了HTTPS）。

　

一条HTTP请求或者响应的数据结构是怎样的呢？有哪些部分组成？

　
HTTP协议是由三部分组成的，分别是：

  • 1、起始行：描述http基础信息，比如版本号，请求方法。
  • 2、头部字段：key-value形式比如content-type: text/plain，是客户端和服务器之间通信的额外辅助信息，可以提高沟通效率。比如比如请求头Referer:XX，服务器就知道你是从哪个页面过来的。响应头content-type: application/json，客户端就知道你传的请求数据是json格式的。
  • 3、消息正文：传送的主体消息。

一般会把起始行和头部字段合并起来叫请求头/响应头，在HTTP报文中叫Header。消息正文在HTTP报文中叫body。每条HTTP请求都需要带有Header，可以没有body。因为Header是客户端和服务器之间通信的辅助信息，可以提高沟通效率。

我看HTTP有好几个版本，有1.0、1.1、2.0等，目前看到用的比较多的是HTTP1.1和HTTP2.0，使用HTTP哪个版本，需要什么条件吗？
需要呀。必须要客户端（Chrome/Android/IOS等）和服务器（Nginx/Apache等）都支持HTTP xX版本，才能使用哦。

如果服务器支持HTTP2，但是客户端不支持HTTP2，那用户还能访问吗？
可以的，不支持2.0的客户端会自动降级为1.1，不需要额外配置。

　

认识cookie和session

上一期讲到HTTP是没有状态的，不会登记你和服务端的聊天记录，那么服务端是如何识别某个用户的呢？

可以通过cookie（不是唯一方法哈）来记录用户状态。cookie技术是通过在http请求头和响应头中写入cookie信息来控制用户状态的机制。

　
下面通过一个例子来解释：

我们思考一个问题，假设想对已经登录的用户进行状态管理，已经登录过的用户就不再跳转登录页，那我们怎么识别这个用户是已登录用户？
我们看一个简单的登录流程，
1、当用户第一次登录时，服务端会创建一个id来唯一识别这个用户（这个id叫 session id），
然后把id存在服务器内存（比如redis）或数据库中。

2、服务端创建完id后，就把这个id塞到一个叫set-cookie的响应头中，

告诉浏览器要存储这个cookie，当然cookie中不仅有session id，还有一些别的值。

3、浏览器把cookie存储在浏览器内存后，在以后每次的http请求中，都带上这个cookie。

4、在以后每次的http请求中，服务端会把浏览器发送过来的cookie中的session id和后台里存的id 对比是否一致，如果一致则正常返回数据，如果不一致则返回未登录的状态给到浏览器，这时浏览器就会跳转到登录页。服务端把session id存储在缓存中后，session id还可以作为一个key值，下面可以存储一些当前用户的数据，比如用户id、名字、性别、城市等信息，当某个请求过来时，通过session id就可以拿到当前用户的id，就可以知道是哪个用户了。

那cookie中除了有sessionid，还有其他属性吗？

有呀。cookie是有大小限制的，一般是4KB左右，cookie中还有好几个属性，下面讲下我认为比较重要的几个：

  • 1、expires属性
用于设置cookie的有效期，就是平时我们说的登录态有效期。假设你设置登录态有效期是1天，过了一天之后浏览器就不会发送该cookie给服务端了，这时候就会跳到登录页。
  • 2、domain属性
domain属性用于指定cookie的有效域名，比如你把cookie指定到www.a.com，那浏览器只会在这个域名下的请求才会发送cookie。该属性可用于多域名登录态共享的场景。cookie可以指定在二级域名、三级域名下面，比如如果把域名指定在.a.com下面，那么 x.a.com、y.a.com的登录态（cookie）是共享的。
  • 3、HttpOnly
为了确保Cookie的安全，一般会设置HttpOnly:true，即禁止 JavaScript 读取 Cookie。
  • 4、Secure
因为HTTP是明文传输的，为了确保安全，一般会设置Secure:true，即仅在 HTTPS 连接下传输Cookie。

　

cooke和session之间是相互协作的关系。在服务端创建好session id响应浏览器后，cookie就被存储在浏览器。cookie和session id有着—一对应的关系。

　

认识跨域

什么是跨域呀？

为了保证网站安全，浏览器有一种安全策略，叫做同源策略（咱们经常会喊跨域）
同源策略是指浏览器阻止网页从一个源向另一个源：

  • 1、发起网络请求（AJAX/Fetch）
  • 2、访问页面DOM元素
  • 3、读写其他源的本地存储( localStorage/IndexedDB)
  • 4、共享cookie

　

这里的源指的是什么呢？

一个源由三部分组成：

  • 协议（Protocol）：http, https
  • 主机名（Host ）：www.example.com
  • 端口号（Port）：80、8080

只要有一个不同，就是不同源。比如http://a.com和http://b.com不同，a.com:80和b.com:8080不同。

　

那一个服务端向另一个服务端发起请求会有跨域问题吗？

跨域问题只存在于浏览器中，那是浏览器的安全策略，服务端向服务端发起请求是没有跨域问题的。

那么跨域请求问题就没法解决了吗？假设同个公司里面，当前网站的页面域名和请求的服务域名不同，该怎么办？当然，跨域请求问题也是可以解决的。下面介绍常用的两种办法：

  • 1、反向代理
反向代理利用的是服务端向服务端发起请求不会跨域这个原理，把客户端发起的请求转发到代理服务器，然后代理服务器再把请求转发给目标服务器。
  • 2、跨域资源共享（CORS）
这是一种HTTP标头机制。服务端控制好允许访问的客户端域名，当服务端收到客户端的请求时，
服务端会校验当前客户端的域名是否在白名单内，如果在的话，HTTP响应头里面会返回一些标记：
Access-Control-Allow-Origin：*（允许所有域名）、Access-Control-Allow-Origin：http://example.com（允许特定域名），：告诉浏览器允许跨域请求，浏览器检测到这些标记后，就会通过，不会拦截报错跨域了。

那跨域访问页面元素、跨域携带cookie、跨域获取localst orage怎么解决？

  • 1、跨域访问页面元素
可以用iframe内嵌不同源网站，两个网站之间通过post message来通信，A网站发送页面元素信息给
B网站。
  • 2、跨域携带cookie
跨域携带cookie一般有两种解决方式：

2.1、子域名共享
可以通过设置子域名共享cookie的方式来解决。可以利用domain属性，指定cookie在二级域名、三级域名（更多）下面，比如把域名指定在.a.com下面，那么b.a.com、c.a.com的cookie是共享的。

2.2、CORS凭证模式
对于不同源的网站，cookie默认是不会携带到服务端的。但是可以通过CORS设置服务端
Access-Control-Allow-Credentials'true,  客户端credentials: 'include' 来允许跨域携带cookie。
  • 3、跨域获取/设置localstorage
浏览器是禁止跨域访问和设置localstorage的。
但是可以通过间接方案解决。可以用iframe来内嵌不同源网站，然后把iframe设置成透明不可见。
再让2个网站通过postmessage来通信获取或设置localstorage.

　

什么是端口号？

端口号（Port Number）是一个16位的整数（范围从0到65535），用于标识同一台设备上的不同网络服务或应用程序。
主要功能：
◎ 在同一IP地址上区分不同的应用程序或服务
© 使多个网络应用可以同时使用网络
◎ 帮助数据包正确路由到目标应用程序

IP地址 就像一栋大楼的地址，而端口号 就像大楼内的房间号。数据包通过IP地址找到大楼，通过端口号找到具体的房间（应用程序）

　

IP地址 与端口号 的结合

　

客户端-服务器通信流程

  • 1.客户端选择一个未使用的本地端口（如54321）
  • 2.客户端向服务器IP（如203.0.113.5）和端口（如80）发送连接请求服务器接收请求，
  • 3.服务器接收请求，分配一个临时端口处理该连接
  • 4.双方建立TCP连接（如果使用TCP协议）
  • 5.数据通过已建立的连接传输
  • 6.通信结束后，连接关闭

　

URL中的IP和端口

在URL中，端口号通常是可选的。如果省略，将使用协议的默认端口：

  • http://example.com　一使用默认端口80
  • https://example.com　一使用默认端口443
  • http://example.com:8080　一使用指定端口8080
  • ttp://example.com　一使用默认端口21
  • ssh://example.com　一使用默认端口22