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📄 网络协议

1. Please describe TCP、HTTP、HTTPS、WebSocket​

  1. TCP (传输控制协议)： TCP 是一种可靠的、面向连接的协议，用于在互联网上的两台计算机之间可靠地传送数据。它保证了数据包的顺序和可靠性——这意味着无论网络条件如何，数据都会完整无缺地抵达目的地。

  2. HTTP (超文本传输协议)： HTTP 是用于传递超文本（即网页）的协议。它建立在 TCP 协议之上，提供了一种让浏览器和服务器通信的方式。HTTP 是无状态的，这意味着服务器不会保存任何有关用户的信息。

  3. HTTPS (安全超文本传输协议)： HTTPS 是 HTTP 的安全版本。它通过 SSL/TLS 协议加密 HTTP 数据传输，保护交换数据的安全，防止中间人攻击，从而确保数据的私密性和完整性。

  4. WebSocket： WebSocket 协议提供了一种在用户端和服务器之间建立持久连接的方式，使得双方可以在建立连接后进行实时、双向的数据传输。这与传统的 HTTP 请求不同，在传统的 HTTP 请求中，每个传输都需要建立一个新的连接。WebSocket 更适合即时通讯和需要快速数据更新的应用程序。

2. What is Three Way Handshake?​

三次握手是指在 TCP/IP 的网络中，server 端和 client 端之间建立连接的过程。在过程中会经历三个步骤，来确认双方的接受和发送能力都正常，同时也要通过初始序列号(ISN)来确保数据的同步和安全性。

TCP Message Type​

在开始理解步骤前，需要先明白，每个类型的消息，其主要功能为何 ?

MessageDescription
SYN用于启动和建立连接，同时也能帮助设备之间同步序列号
ACK用于向对方确认已收到 SYN
SYN-ACK同步确认，除了发出己方的 SYN，并送出 ACK
FIN终止连接

Steps​

  1. client 端开始和 server 端建立连接，并发出 SYN 消息，告知 server 端准备开始通信，以及它送出的序列号是多少 ?
  2. server 端接收 SYN 消息后，准备响应给 client 端，先将接收到的 SYN 序列号 +1，并通过 ACK 发回，同时也发出 server 端自己的 SYN 消息。
  3. client 端确认 server 端已响应，双方都已经建立稳定连接，开始传输数据。

Example​

Host A 向主机发送一个 TCP SYN 数据资料，其中会包含一个随机序列号，这边假设为 1000

Host A ===(SYN=1000)===> Server

Server 需要针对 Host A 给出的序列号进行响应，所以会将序列号 + 1，同时给出自己的 SYN

Host A <===(SYN=2000 ACK=1001)=== Server

Host A 接收到 Server 的 SYN 后，需要发出确认的序列号来回应，所以会将 Server 给的序列号 + 1

Host A ===(ACK=2001)===> Server

如果只有两次握手可以吗 ?​

  1. 三次握手的目的，是为了确认 client 和 server 两端的收发能力都正常，如果只有两次握手，将导致 server 无法判断 client 的接收能力。
  2. 因为缺乏第三次握手，client 会无法收到 server 的序列号，自然也无法发送确认，这可能会让数据的安全性存疑。
  3. 在弱网环境中，数据抵达的时间可能存在差异，如果新旧数据出现先后抵达的时间错乱，如果没有第三次握手的 SYN 确认即建立连接，可能会产生网络错误。

ISN 是什么 ?​

ISN 全称 Initial Sequence Number，用来告诉接收方，我方发送数据时的序列号，这是一个随机动态生成的序列号，避免因为第三方入侵时猜到，进而伪造消息。

三次握手中，什么时间点会开始传输数据 ?​

第一次和第二次握手的目的，都是为了确认双方的接发能力，并不能传输数据，假设在第一次握手时就可以传输数据，那恶意的第三方可能会通过大量传输假数据，迫使 server 端消耗内存空间进行缓存，这就给了被攻击的机会。

只有第三次握手时，因为双方都已同步确认完毕，并处于连接状态，这时才允许传输数据。

Reference​

3. Please describe the HTTP caching mechanism​

HTTP 缓存机制是一种在 HTTP 协议中用于临时存储（或"缓存"）网页数据的技术，目的是减少服务器负担、降低延迟以及提高网页加载速度。这里有几种主要的缓存策略：

  1. 强缓存（Freshness）：通过设置Expires或Cache-Control: max-age响应 head，指示数据可以在特定时间内被视为新鲜的，client 端无需向服务器确认即可直接使用。

  2. 验证缓存（Validation）：使用Last-Modified和ETag响应 head，client 端可以向服务器发送一个条件性请求，若数据未修改则返回 304（Not Modified）状态码，表示可以使用本地缓存数据。

  3. 协商缓存（Negotiation）：这种方式依赖于Vary响应 head，服务器根据 client 端的请求（如Accept-Language）来决定是否提供不同版本的缓存内容。

  4. 不缓存（No-store）：如果设置了Cache-Control: no-store，则表示数据不应被缓存，每次请求都需要从服务器获取最新的数据。

缓存策略的选择会根据数据的类型和更新频率等因素来确定，有效的缓存策略可以显著提升网络应用的性能。

Service Worker​

个人经验，在替 Web App 设定好 PWA 后，可以将一些基础的样式或是 logo，甚至可以准备离线用的 offline.html，注册在 service-worker.js 中，这样即使客户处于断线状态下，通过这个缓存机制，也能知道目前网站或网络状态，保持一定程度的使用体验。