Dx's Tech Notes

1.应用层

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1.OSI和TCP/IP模型

  • OSI 七层口诀： 这里的顺序是从下往上的，如果不熟，可以用谐音记：

    • 物数网传会表应 （巫术网传会报应 —— 稍微有点迷信但很好记！）
    • 物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。

  • 核心差异点：

    • 面试官如果追问“为什么要合并上面三层？”，你可以补充一句：“因为在实际开发中，会话管理和数据格式转换（表示层）往往都是由应用程序自己来做的，不需要单独分层，所以 TCP/IP 这样更务实。”

第一，它们的定位不同。 OSI 七层模型是国际标准化组织制定的理论标准，非常严谨但比较复杂；而 TCP/IP 模型是互联网实际使用的工业标准，它是对 OSI 的一种简化和实践。

第二，它们的层级对应关系。 OSI 分为 7 层，从下往上分别是：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。 而 TCP/IP 模型通常分为 4 层。它最大的区别在于，它把 OSI 最上面的三层（应用层、表示层、会话层）合并成了一个‘应用层’。 剩下的对应关系是：

  • 传输层对应传输层（比如 TCP、UDP）；

  • 网络层对应网络层（比如 IP）；

  • 最底下的物理层和数据链路层，在 TCP/IP 里通常合并称为‘网络接口层’。

第三，结合 Java 开发来看。 我们在做后端开发时，其实接触最多的就是 TCP/IP 模型。

  • 比如我们写 Controller 处理请求，或者用 Spring Cloud 调接口，主要是在应用层（HTTP 协议）。

  • 而在排查网络连接中断、或者做一些高性能通信（比如 Netty）时，会关注传输层（TCP 三次握手、粘包拆包等问题）。

2.HTTP长连接

如果每次请求都要经历这样的过程：建立 TCP → 请求资源 → 响应资源 → 释放连接，那么此方式就是 HTTP 短连接，如下图：

  • 这样实在太累人了，一次连接只能请求一次资源。 能不能在第一个 HTTP 请求完后，先不断开 TCP 连接，让后续的 HTTP 请求继续使用此连接？ 当然可以，HTTP 的 Keep-Alive 就是实现了这个功能，可以使用同一个 TCP 连接来发送和接收多个 HTTP 请求/应答，避免了连接建立和释放的开销，这个方法称为 HTTP 长连接。

特点：只要其中一方没有明确断开连接，就不会断开

3.讲讲HTTP和HTTPS

“关于 HTTP 和 HTTPS，简单来说，HTTP 是超文本传输协议，信息是明文传输的；而 HTTPS 可以看作是 HTTP + SSL/TLS，也就是在 HTTP 下面加了一层安全协议，用来保证数据的加密传输。

具体来说，主要有这几个区别：

第一，安全性不同（最核心）。

  • HTTP 是明文传输，如果在网络中截包，是可以直接看到内容的，这很容易导致信息泄露或者被篡改（比如运营商劫持插广告）。

而 HTTPS 也是基于 HTTP 的，但它利用 SSL/TLS 协议进行了加密。它能做到三点：内容加密（别人看不懂）、身份认证（确认网站是真的）、数据完整性（防止被篡改）。

第二，默认端口不同。

这是一个硬指标，HTTP 默认使用 80 端口，HTTPS 默认使用 443 端口。

第三，资源消耗和证书。

HTTP 比较简单，连接建立快。

HTTPS 因为需要 SSL 握手（涉及到非对称加密和对称加密的转换），所以握手阶段比较耗时，对服务器 CPU 资源消耗也稍大一点。另外，HTTPS 通常需要去 CA 机构申请证书，企业级证书一般是收费的。

最后，结合项目经验（加分项）：

在实际的 Java 微服务开发中，我们通常会在**网关层（如 Nginx 或 Spring Cloud Gateway）**配置 HTTPS 证书，对外暴露 HTTPS 接口。而在内网微服务之间调用时，为了性能考虑，有时候还是会直接用 HTTP。”

面试官听完这个，大概率会通过“安全性”这三个字往下挖。你要准备好这两个概念：

  1. 对称加密 vs 非对称加密：

    • HTTPS 怎么用的？ 它是混合使用。

    • 口语表达： “在握手建立连接的时候，用‘非对称加密’（公钥私钥）来安全地交换密钥；等到连接建立好，真正传输数据的时候，为了速度快，就改用‘对称加密’了。”

  2. CA 证书是干嘛的？

    • 防止“中间人攻击”。证明“我是我”，不是黑客伪造的网站。

4.讲讲HTTPS握手过程

“SSL/TLS 握手的核心目的，就是利用非对称加密（公钥/私钥），安全地协商出一把‘对称密钥’（Session Key），用来后续加密传输数据。

整个过程可以概括为四个主要步骤：

第一步：打招呼（Client Hello）

客户端（比如浏览器）先发个消息给服务器，告诉服务器：‘我支持哪些加密算法’，并且带上一个随机数 A。

第二步：亮身份（Server Hello）

服务器收到后，选定一种加密算法，然后回发给客户端三样东西：

  1. 服务器的证书（这里面包含了公钥，就像我们刚才说的‘特制锁头’）。

  2. 另一个随机数 B。

  3. 确认使用的加密协议版本。

第三步：关键交换（Key Exchange）

这是最核心的一步。客户端收到证书后，先找 CA 验证证书是不是真的（防假冒）。

验证通过后，客户端生成第三个随机数，叫 Pre-master Secret。

然后，客户端用服务器的公钥把这个 Pre-master Secret 加密（锁起来），发给服务器。

这时候，全世界只有服务器有私钥能解开这个包，拿到这个秘密。

第四步：生成会话密钥（Session Key）

现在，客户端和服务器手里都有了三个数：随机数 A、随机数 B、Pre-master Secret。

双方利用相同的算法，把这三个数混合在一起，生成最终的 会话密钥（Session Key）。

最后，双方互相发一个‘Finished’消息，表示‘后面的数据我都用这个会话密钥加密了’，握手结束。”

  1. 为什么要有第三个随机数（Pre-master Secret）？

    • 回答： “为了保证随机性。前两个随机数是明文传输的，容易被截获。第三个是加密传输的，只有双方知道，这样生成的最终密钥才安全。”

  2. 为什么要这么麻烦？全程用公钥私钥加密不行吗？（非对称加密）

    • 回答： “不行，因为非对称加密太慢了（比对称加密慢几百倍），非常消耗 CPU。所以我们只在握手这一瞬间用它来交换密钥，后面传数据全都要切回对称加密（AES）来保证速度。”

5.DNS了解吗

端口：53

“对于 DNS，我的理解是：它就是互联网的通讯录（或电话本）。因为在这个网络世界里，计算机只认识 IP 地址（一串数字），记不住像 baidu.com 这样的域名。所以 DNS 的作用就是把好记的域名翻译成机器能读的 IP 地址。

关于 DNS 的解析流程，我把它分为几个层级（假设我要访问 www.google.com）：

第一层：找缓存（这是最快的）

  1. 浏览器缓存： 浏览器会先看自己有没有记过。

  2. 系统缓存（Hosts）： 如果浏览器没有，就去问操作系统（比如 /etc/hosts 文件）。

  3. 路由器缓存： 再没有，就去问路由器。

第二层：问本地 DNS 服务器（LDNS）

如果家里都没找到，我的电脑就会发请求给本地 DNS 服务器（通常是运营商提供的，比如电信或联通的 DNS）。这时候，LDNS 如果有缓存就直接给我；如果没有，它就要帮我去‘跑腿’了。

第三层：全球接力查（这里是重点）

LDNS 会代表我，去互联网上进行一轮‘接力问询’：

  1. 问根域名服务器（Root）： ‘老大，你知道 com 归谁管吗？’ —— 根服务器说：‘找 .com 顶级域名服务器。’

  2. 问顶级域名服务器（TLD）： ‘你好，你知道 google.com 归谁管吗？’ —— TLD 服务器说：‘去找 Google 的权威域名服务器。’

  3. 问权威域名服务器（Authoritative）： ‘终于找到你了，www.google.com 的 IP 是多少？’ —— 权威服务器说：‘是 142.250.x.x，拿去吧！’

最后，LDNS 拿到 IP，一边把它存进缓存（方便下次用），一边告诉我的电脑，这样我就能上网了。”

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