这篇文章用来记录计算机网络相关的问题，以问题的形式来学习，目前计划每天学习一个知识点。

一、HTTP/HTTPS

1、HTTP与HTTPS有什么区别？（2020/11/23）

HTTPS 是一种通过计算机网络进行安全通信的传输协议。HTTPS 经由 HTTP 进行通信，但利用 SSL/TLS 来加密数据包。HTTPS 开发的主要目的，是提供对网站服务器的身份认证，保护交换数据的隐私与完整性。

HTPPS 和 HTTP 的概念：

HTTPS（全称：Hypertext Transfer Protocol over Secure Socket Layer），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。它是一个 URI scheme（抽象标识符体系），句法类同 http: 体系。用于安全的 HTTP 数据传输。https:URL 表明它使用了 HTTP，但 HTTPS 存在不同于 HTTP 的默认端口及一个加密/身份验证层（在 HTTP 与 TCP 之间）。这个系统的最初研发由网景公司进行，提供了身份验证与加密通讯方法，现在它被广泛用于万维网上安全敏感的通讯，例如交易支付方面。

超文本传输协议 (HTTP-Hypertext transfer protocol) 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，一般免费证书很少，需要交费。
1）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 加密传输协议。
2）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。
3）http 的连接很简单，是无状态的。HTTPS 协议是由 SSL+HTTP 协议构建的，可进行加密传输、身份认证的网络协议，要比 http 协议安全。
HTTPS 解决的问题：
1）信任主机的问题。采用 https 的 server 必须从 CA 申请一个用于证明服务器用途类型的证书。该证书只有用于对应 server 的时候，客户端才信任此主机
2）防止通讯过程中数据泄密和被窜改

如下图所示，可以很明显的看出两个的区别：

http与https的区别

注：TLS 是 SSL 的升级替代版，具体发展历史可以参考传输层安全性协议。

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，整个过程主要完成以下工作：

交换协议版本号 选择一个两端都了解的密码 对两端的身份进行认证 生成临时的会话密钥，以便加密信道。 SSL 握手是一个相对比较复杂的过程，更多关于 SSL 握手的过程细节，可以参考 TLS/SSL 握手过程。SSL/TLS 的常见开源实现是 OpenSSL。OpenSSL 是一个开放源代码的软件库包，应用程序可以使用这个包来进行安全通信，避免窃听，同时确认另一端连接者的身份。这个包广泛应用在互联网的网页服务器上。 更多 OpenSSL 的技术细节可以参考 OpenSSL。

2、Http1.1 和 Http1.0 及 2.0 的区别？（2020/11/24）

HTTP1.0 和 HTTP1.1 的一些区别

HTTP1.0 最早在网页中使用是在 1996 年，那个时候只是使用在一些较为简单的网页和网络请求上，而 HTTP1.1 则在 1999 年才开始广泛应用于现在的各大浏览器网络请求中，同时 HTTP1.1 也是当前使用最为广泛的 HTTP 协议。 主要区别体现在：
1）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。
2）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。
**3）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。
4）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）。
5）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。

SPDY

在讲 Http1.1 和 Http2.0 的区别之前，还需要说下 SPDY，它是 HTTP1.x 的优化方案。
2012 年 google 如一声惊雷提出了 SPDY 的方案，优化了 HTTP1.X 的请求延迟，解决了 HTTP1.X 的安全性，具体如下：
1）降低延迟
针对HTTP高延迟的问题，SPDY优雅的采取了多路复用（multiplexing）。 多路复用通过多个请求 stream 共享一个 tcp 连接的方式，解决了 HOL blocking 的问题，降低了延迟同时提高了带宽的利用率。
2）请求优先级（request prioritization）
多路复用带来一个新的问题是，在连接共享的基础之上有可能会导致关键请求被阻塞。SPDY 允许给每个 request 设置优先级，这样重要的请求就会优先得到响应。比如浏览器加载首页，首页的 html 内容应该优先展示，之后才是各种静态资源文件，脚本文件等加载，这样可以保证用户能第一时间看到网页内容。
3）header 压缩
前面提到 HTTP1.x 的 header 很多时候都是重复多余的。选择合适的压缩算法可以减小包的大小和数量。
4）基于 HTTPS 的加密协议传输，大大提高了传输数据的可靠性。
5）服务端推送（server push）
采用了 SPDY 的网页，例如我的网页有一个 sytle.css 的请求，在客户端收到 sytle.css 数据的同时，服务端会将 sytle.js 的文件推送给客户端，当客户端再次尝试获取 sytle.js 时就可以直接从缓存中获取到，不用再发请求了。 SPDY 构成图：

SPDY 构成图

SPDY 位于 HTTP 之下，TCP 和 SSL 之上，这样可以轻松兼容老版本的 HTTP 协议(将 HTTP1.x 的内容封装成一种新的 frame 格式)，同时可以使用已有的 SSL 功能。

HTTP2.0 和 HTTP1.X 相比的新特性

1）新的二进制格式（Binary Format）
HTTP1.x 的解析是基于文本。基于文本协议的格式解析存在天然缺陷，文本的表现形式有多样性，要做到健壮性考虑的场景必然很多，二进制则不同，只认 0 和 1 的组合。基于这种考虑 HTTP2.0 的协议解析决定采用二进制格式，实现方便且健壮。

2）多路复用（MultiPlexing）
即连接共享，即每一个 request 都是是用作连接共享机制的。一个 request 对应一个 id，这样一个连接上可以有多个 request，每个连接的 request 可以随机的混杂在一起，接收方可以根据 request 的 id 将 request 再归属到各自不同的服务端请求里面。

3）header 压缩
如上文中所言，对前面提到过 HTTP1.x 的 header 带有大量信息，而且每次都要重复发送，HTTP2.0 使用 encoder 来减少需要传输的 header 大小，通讯双方各自 cache 一份 header fields 表，既避免了重复 header 的传输，又减小了需要传输的大小。

4）服务端推送（server push）
同 SPDY 一样，HTTP2.0 也具有 server push 功能。

3、Https 请求慢的解决办法（2020/11/25）

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 方式通过在 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。

4、Http 的 request 和 response 的协议组成

1、Request 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。

image.png

请求行以一个方法符号开头，以空格分开，后面跟着请求的 URI 和协议的版本。

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

第一部分：请求行，用来说明请求类型,要访问的资源以及所使用的 HTTP 版本.
GET 说明请求类型为 GET[/562f25980001b1b106000338.jpg]为要访问的资源
该行的最后一部分说明 使用的是 HTTP1.1 版本。

第二部分：请求头部，紧接着请求行（即第一行）之后的部分， 用来说明服务器要使用的附加信息 从第二行起为请求头部，
HOST 将指出请求的目的地.
User-Agent,服务器端和客户端脚本都能访问它,它是浏览器类型检测逻辑的重要基础.该信息由你的浏览器来定义,并且在每个请求中自动发送等等

第三部分：空行，请求头部后面的空行是必须的 即使第四部分的请求数据为空，也必须有空行。

第四部分：请求数据也叫 主体，可以添加任意的其他数据。 这个例子的请求数据为空。

POST 请求例子
POST / HTTP1.1
Host:www.wrox.com
User-Agent:Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 6.0; Windows NT 5.1; SV1; .NET CLR 2.0.50727; .NET CLR 3.0.04506.648; .NET CLR 3.5.21022)
Content-Type:application/x-www-form-urlencoded
Content-Length:40
Connection: Keep-Alive

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2、Response 组成

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。

image.png

第一部分：状态行，由 HTTP 协议版本号， 状态码， 状态消息 三部分组成。 第一行为状态行，（HTTP/1.1）表明 HTTP 版本为 1.1 版本，状态码为 200，状态消息为（ok）

第二部分：消息报头，用来说明客户端要使用的一些附加信息 第二行和第三行为消息报头， Date:生成响应的日期和时间；Content-Type:指定了 MIME 类型的 HTML(text/html),编码类型是 UTF-8

第三部分：空行，消息报头后面的空行是必须的

第四部分：响应正文，服务器返回给客户端的文本信息。 空行后面的 html 部分为响应正文。

5、谈谈对 http 缓存的了解。（2020/11/26）