1. HTTP 协议的进化史#

2. 深度辨析：HTTP/2 为什么还没彻底解决阻塞？#

HTTP/2 解决了应用层的「请求排队」，但所有请求共用一个 TCP 连接。一旦底层 TCP 丢了一个包，操作系统内核会暂停后续所有包的交付（等待重传），导致所有 Stream（图片、JS、CSS）全部卡顿。这就是 TCP 队头阻塞。

1. HTTPS 的核心机制（混合加密）#

• 非对称加密 (RSA/ECC)：用于握手阶段

  • 利用公钥和私钥交换「会话密钥」。公钥加密，私钥解密。
  • 公钥的作用：公开给客户端，用于加密数据或验证签名。
  • 证书 (Certificate)：服务器的身份证，包含公钥和 CA 签名。防止黑客伪造公钥。

• 对称加密 (AES)：用于数据传输阶段

  • 使用握手协商好的「会话密钥」。速度极快。

2. TLS 握手流程（以 TLS 1.2 为例）#

这是一个 2-RTT 的过程（TLS 1.3 优化为 1-RTT）。

1. Client Hello：发送支持的加密套件 + 随机数 A

2. Server Hello：选定套件 + 随机数 B + 下发证书

3. Key Exchange

   • 客户端验证证书（查 CA 信任链）
   • 生成随机数 C (Pre-master secret)，用证书里的公钥加密，发给服务端

4. Session Key 生成：双方用 A+B+C 算出一个相同的会话密钥

5. Finished：双方互发加密消息验证

3. 中间人攻击 (MITM) 原理与防御#

• 攻击原理：攻击者拦截请求，伪装成服务器（给客户端发伪造证书），又伪装成客户端（和服务器建立连接）。

• 抓包工具 (Charles/Fiddler) 原理：

  • 用户手动信任 Charles 的根证书 (Root CA)。
  • Charles 动态签发伪造的网站证书。因为根证书被信任，操作系统也会信任这张伪造证书。
  • Charles 解密两端数据，实现「明文抓包」。

1. TCP 三次握手（建立连接）#

• 流程：SYN → SYN+ACK → ACK

• 为什么不是两次？

  • 为了防止已失效的连接请求报文段突然又传到服务端。
  • 若是两次握手，服务端收到旧的 SYN 会误以为建立新连接，白白等待数据，造成资源死锁。

2. TCP 四次挥手（断开连接）#

• 流程：FIN → ACK（半关闭）→ FIN → ACK

• 为什么需要等待 2MSL？

  • 确保服务端收到了最后一个 ACK。若 ACK 丢了，服务端会重发 FIN，客户端必须有时间处理这个重发的 FIN。

3. TCP 的可靠性保障（核心难点）#

TCP 强在「既可靠又尽量快」。

• 流量控制 (Sliding Window)

  • 机制：接收端通过 Window Size 告诉发送端：「我还能吃得下多少数据」。
  • 目的：防止发送端发太快，撑爆接收端缓冲区。

• 拥塞控制 (Congestion Control)：全局网络保护

  • 慢启动 (Slow Start)：连接刚建立，cwnd（拥塞窗口）指数级增长 (1, 2, 4, 8…)
    • 前端影响：导致首屏加载慢。前几轮 RTT 只能发几 KB 数据，带宽再大也没用。
    • 对策：增大初始窗口 (initcwnd=10)、CDN 缩短 RTT。
  • 快重传 (Fast Retransmit)
    • 若连续收到 3 个重复的 ACK，说明特定包丢了，但网络没瘫痪。
    • 动作：立即重传丢失包，不等待超时，不进入慢启动（只减半窗口）。

• Nagle 算法 vs Delayed ACK

  • 发送端想攒大包再发 (Nagle)，接收端想等数据顺风车再回 ACK (Delayed)。
  • 死锁：导致 40ms 延迟。Web 开发通常开启 TCP_NODELAY 禁用 Nagle。

4. HTTP/3 (QUIC) —— UDP 的逆袭#

QUIC 在应用层（用户态）重新实现了 TCP 的功能，并做了重大改进：

• 解决重传歧义：Packet Number 严格单调递增。即使重传，PN 也会变。发送端能精确计算 RTT。

• 无队头阻塞 (No HOL)

  • 引入 Stream（流）概念。
  • Stream A 的包丢了，只阻塞 Stream A；Stream B（如 CSS）到齐了直接渲染。

• 连接迁移

  • 使用 Connection ID (CID) 标识连接，而不是 IP。
  • 手机从 WiFi 切到 4G，IP 变了但 CID 没变，连接保持不断，无需重连。

1. IP 寻址#

• IP 地址：逻辑地址（如 192.168.1.5）

• 子网掩码 (Subnet Mask)：用于判断目标 IP 是在局域网还是外网

  • 目标 IP & 子网掩码 == 本机网络号？
  • 是：直接发给目标（通过 ARP 查 MAC）
  • 否：发给默认网关（路由器）

2. 路由 (Routing)#

• 路由器：三层设备。
• 查路由表，决定数据包的「下一跳 (Next Hop)」给谁；会拆掉旧的 MAC 头，换上新的 MAC 头（源=路由器，目的=下一跳）。

1. MAC 与帧#

• MAC 地址：硬件唯一身份证。
• ARP 协议：广播询问「谁是这个 IP？」，获取对应的 MAC 地址。

2. 交换机 (Switch)#

• 二层设备，维护 MAC 地址表。
• 只看 MAC 地址，把数据帧从对应端口转发出去。