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背后发生了什么 腾讯二面 并按下回车键 在浏览器地址栏输入 URL

这次应该是互联网及软件行业的第三次寒潮,大家在寒潮中一定要继续保持学习,寒潮挺过去还是会迎来新的发展机遇。

今天,码哥从多个角度带你完全攻克这个知识点,让面试官眼前一亮。

切入正文......

输入网址点击回车,后台到底发生了什么。透析 HTTP 协议与 TCP 连接之间的千丝万缕的关系。

掌握为何是三次握手四次挥手?time_wait 存在的意义是什么?全面图解重点问题,再也不用担心面试问这个问题。

大致流程

重点来了:

继续阅读本文,且听 码哥 答疑解惑

比如 【码哥】在思否发布的一篇文章的地址:。url 遵守的规则是这个样子

scheme://host.domain:port/path/filename

每个名词的含义如下解释:

浏览器不能直接通过域名找到服务器,只能通过 IP 地址。

那浏览器是如何通过域名查询到我们输入的 url 对应的 IP 呢?

通过域名解析出 IP 地址就要建立 TCP/IP 连接了。

TCP/IP 分为四层,每一层都会加上一个头部再发送给下一层。

到了接收方后,对应的每一层则把对应层的头部解析拆除,丢上上一层,跟发送端的过程反过来。

TCP/IP四层模型

浏览器从地址栏得到服务器 IP,接着构造一个 HTTP 报文,其中包括:

在传输报文之前会先建立 TCP/IP 连接,也就是后面我们要说的三次握手。

在这一层解决了数据可靠传输、及流量控制、拥塞控制。

可靠传输

对于发送方发送的数据,接收方在接受到数据之后必须要给予确认,确认它收到了数据。

如果在规定时间内,没有给予确认则意味着接收方没有接受到数据,然后发送方对数据进行重发。

TCP 的可靠传输是通过确认和超时重传的机制来实现的,而确认和超时重传的具体的实现是通过以字节为单位的滑动窗口机制来完成。

TCP 拥塞控制

TCP 协议通过慢启动机制、拥塞避免机制、加速递减机制、快重传和快恢复机制来共同实现拥塞控制。

流量控制

采用通知窗口实现对发送端的流量控制,通知窗口大小的单位是字节。

TCP 通过在 TCP 数据段首部的窗口字段中填入当前设定的接收窗口(即通知窗口)的大小,用来告知对方 '我方当前的接收窗口大小',以实现流量控制。

通信双方的发送窗口大小由双方在连接建立的时候商定,在通信过程,双方可以动态地根据自己的情况调整对方的发送窗口大小。

将数据段打包,并加入源及目标的 IP 地址,并且负责寻找传输路线。

判断目标地址是否与当前地址处于同一网络中,是的话直接根据 Mac 地址发送,否则使用路由表查找下一跳地址,以及使用 ARP 协议查询它的 Mac 地址。

根据以太网协议将数据分为以“帧”为单位的数据包,每一帧分为两个部分:

以太网规定了连入网络的所有设备都必须具备“网卡”接口,数据包都是从一块网卡传递到另一块网卡,网卡的地址就是 Mac 地址。每一个 Mac 地址都是独一无二的,具备了一对一的能力。

在传输层传输数据之前需要建立连接,也就是三次握手创建可靠连接。

三次握手

首先建立链接前需要 Server 端先监听端口,因此 Server 端建立链接前的初始状态就是 LISTEN 状态,这时 Client 端准备建立链接,先发送一个 SYN 同步包,发送完同步包后,Client 端的链接状态变成了 SYN_SENT 状态。

Server 端收到 SYN 后,同意建立链接,会向 Client 端回复一个 ACK。

由于 TCP 是双工传输,Server 端也会同时向 Client 端发送一个 SYN,申请 Server 向 Client 方向建立链接。发送完 ACK 和 SYN 后,Server 端的链接状态就变成了 SYN_RCVD。

Client 收到 Server 的 ACK 后,Client 端的链接状态就变成了 ESTABLISHED 状态,同时,Client 向 Server 端发送 ACK,回复 Server 端的 SYN 请求。

Server 端收到 Client 端的 ACK 后,Server 端的链接状态也就变成了的 ESTABLISHED 状态,此时建连完成,双方随时可以进行数据传输。

在面试时需要明白三次握手是为了建立双向的链接,需要记住 Client 端和 Server 端的链接状态变化。另外回答建连的问题时,可以提到 SYN 洪水攻击发生的原因,就是 Server 端收到 Client 端的 SYN 请求后,发送了 ACK 和 SYN,但是 Client 端不进行回复,导致 Server 端大量的链接处在 SYN_RCVD 状态,进而影响其他正常请求的建连。可以设置 tcp_synack_retries = 0 加快半链接的回收速度,或者调大 tcp_max_syn_backlog 来应对少量的 SYN 洪水攻击。

我们只要关注 80 端口与 13743 端口建立的连接断开过程,浏览器通过 13747 端口发送 [FIN, ACK] 这里是不是跟很多网上看到的不一样?

具体流程如下图抓包所示:

四次挥手

三次握手与四次挥手

TCP 连接与断开

客户端:

服务端:

TIME_WAIT 状态存在的理由:

划重点了

另外回答断链的问题时,可以提到实际应用中有可能遇到大量 Socket 处在 TIME_WAIT 或者 CLOSE_WAIT 状态的问题。一般开启 tcp_tw_reuse 和 tcp_tw_recycle 能够加快 TIME-WAIT 的 Sockets 回收;而大量 CLOSE_WAIT 可能是被动关闭的一方存在代码 bug,没有正确关闭链接导致的。

简单地说就是

服务器处理请求并响应 HTTP 报文

深入分析下 HTTP 报文到底是什么玩意。数据传输都是通过 TCP/IP 协议负责底层的传输工作, HTTP 协议基本不用操心,所谓的 “超文本传输协议” 似乎不怎么例会 “传输” 这个事情,那 HTTP 的核心又是什么呢?

比图 TCP 报文,它在实际要传输的数据之前附加了一个 20 字节的头部数据,存储 TCP 协议必须的额外信息,例如发送方的端口号、接收方的端口号、包序号、标志位等等。

有了这个附加的 TCP 头,数据包才能够正确传输,到了目的地后把头部去掉,就可以拿到真正的数据。这个很容易理解,设置起点与终点,不同协议贴上不同的头部,到了对应目的地就拆下这个头部,提取真正的数据。

HTTP报文

与 TCP/UDP 类似需要在传输数据前设置一些请求头,不同的是 HTTP 是一个 “纯文本” 的协议,所有的头都是 ASCII 码的文本,很容易看出来是什么。

再者就是他的请求报文与响应报文的结构基本一样,主要三大部分组成:

这其中前两部分起始行和头部字段经常又合称为“请求头”或“响应头”,消息正文又称为“实体”,但与“header”对应,很多时候就直接称为“body”。

敲黑板了

HTTP 协议规定报文必须包含 Header,而且之后必须有一个 “空行”,也就是“CRLF”,十六进制的“0D0A”,可以没有 “body”。

报文结构如下图所示:

HTTP报文

截取一段报文:

HTTP报文抓取

请求头-起始行

请求行由请求方法字段、URL 字段和 HTTP 协议版本字段 3 个字段组成,它们用空格分隔。例如,GET / HTTP/1.1。

HTTP 协议的请求方法有GET、POST、HEAD、PUT、DELETE、OPTIONS、TRACE、CONNECT。

GET 是请求方法, “/” 是请求的目标资源,“HTTP/1.1” 请求协议版本号。

GET / HTTP/1.1翻译成文字大概就是:“hello,服务器,我要请求根目录下的默认文件使用的是 HTTP 1.1 协议版本”。

头部 Header

第二部分就是 Header,组成形式是 key:value,使用自定义头需要注意事项:

浏览器接收响应并渲染数据

接收到响应文本 HTML,则开始执行浏览器渲染机制。

不同的浏览器渲染可能有所差异,但是基本按照以下步骤执行:

浏览器渲染页面

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