04 · 计算机网络：HTTP/HTTPS 与 Socket 编程

定位：客户端岗的 HTTP 题集中在版本演进和 HTTPS 原理（登录/热更/资源下载都走它）；Socket 题考察你能不能真写过网络代码。本章两块各占一半，学完配着 03 章的 UDP，你就能讲完“从输入 URL 到游戏显示登录界面，再切到战斗同步”的完整链路——面试经典压轴大题。 学完标准：TLS 握手能画出流程并说清“为什么对称+非对称混用”；HTTP/1.1→2→3 各自解决了什么；能白板 TCP 客户端/服务端的 socket 调用序列。

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1. HTTP 基础与版本演进

HTTP 本体：应用层、请求-响应模式、默认端口 80（HTTPS 443）、无状态（cookie/session/token 补状态）、文本协议（HTTP/3 前都是）。

一次请求的构成：请求行（方法 URL 版本）+ 头（Host/User-Agent/Content-Type…）+ 空行 + 体。常见方法：GET（幂等取）/ POST（交数据）/ PUT（幂等替换）/ DELETE（幂等删）/ HEAD（只要头）——幂等性是追问点：GET/PUT/DELETE 重放无害，POST 不行（所以支付回调要带去重号）。

版本	传输层	解决了什么	还剩什么
1.0	TCP，每次请求新建连接	—	挥手/握手开销大
1.1	TCP + keep-alive 长连接	连接复用；管道化（基本没人开）；分块传输、缓存控制	同一连接请求串行（HOL）；文本头冗长
2	TCP + 二进制分帧 + 多路复用	一条连接并发多流（帧交织），头压缩 HPACK，服务器推送	TCP 层队头阻塞没解（丢包堵所有流）
3	QUIC over UDP	流间独立（丢包只堵一条流）、0-RTT 建连、连接迁移（换网络不断线）	生态普及中

面试金句：“1.1 管的是’别频繁握手’，2 管的是’一条连接上别排队’，3 管的是’UDP 上把 TCP 的队头阻塞也解了’——每一代都在解上一代的主瓶颈。”

状态码（常考分类）：2xx 成功（200/204 无内容/206 断点续传）；3xx 重定向（301 永久/302 临时/304 缓存有效——配合 ETag/Last-Modified，资源热更就靠它）；4xx 客户端错（400/401 未认证/403 拒绝/404/429 限流）；5xx 服务端错（500/502 网关/503 过载）。

缓存体系（游戏热更相关）：强缓存（Cache-Control: max-age，期内不发请求）→ 协商缓存（ETag/If-None-Match，304 只回“没变”）——资源服务器带宽省一大半的功臣。

2. HTTPS / TLS：为什么要对称 + 非对称混用

HTTP 三宗罪：明文（被窃听）、可篡改（运营商插广告）、可冒充（假登录页）。HTTPS = HTTP + TLS，对症下药：加密防窃听、摘要防篡改、证书防冒充。

混合加密的原因（必考）：非对称（RSA/ECC）安全但慢（比对称慢百倍级），对称（AES）快但密钥分发是死结（怎么把钥匙安全地给对方？）。所以：握手时用非对称商量出对称密钥，之后全程用对称——安全地分发 + 高效地通信。

TLS 1.2 握手流程（简化记忆版）：

• 证书链与防冒充：证书 = 服务器公钥 + 身份信息，由 CA 用 CA 私钥签名；浏览器内置 CA 公钥，逐级验签到根证书。中间人没有 CA 私钥，伪造不出合法证书——信任的根是 CA 体系。
• 防篡改：每条记录带 MAC/AEAD 计数摘要，动一个比特校验就失败。
• TLS 1.3：握手砍到 1-RTT（密钥交换改 ECDHE，前向安全——私钥泄露也解不了历史流量），支持 0-RTT 恢复（重连场景）。
• 追问“既然非对称能加密，为什么不全用？”——性能差百倍；“对称密钥怎么不被中间人拿到？”——它只用服务器公钥加密过、只有私钥能解，中间人截了也解不开。

3. 从 URL 到页面

DNS 解析顺序（每一级都有缓存）：浏览器缓存 → 系统缓存/hosts → 本地 DNS（运营商/公共 114/8.8.8.8，递归查询）→ 根 → 顶级域（.com）→ 权威 DNS → 拿到 IP（TTL 内缓存住）。协议通常 UDP 53（区域传送才用 TCP）。

全链路串讲（按这条线答，每步都能被追问）：

CDN 的位置（追问高频）：域名先被 CNAME 到 CDN，按“就近节点”返回边缘 IP——静态资源（热更包）走 CDN 省骨干带宽+降延迟；302 一步和 DNS 一步是两种调度方式。

4. Socket 调用序列

// TCP 服务端                        // TCP 客户端
socket(AF_INET, SOCK_STREAM)        socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
bind(addr, port)                    connect(server_addr)     // 发起三次握手
listen(backlog)                     write/send(请求)
accept() → 返回连接 fd               read/recv(响应)
read/recv ↔ write/send              close()                  // 四次挥手
close()

// UDP（无连接，一个 socket 收发所有人）    // UDP 客户端
socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)               socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
bind(addr, port)                          sendto(数据, 对方addr)   // 每发都带地址
recvfrom(数据, &对方addr)                  recvfrom(...)
sendto(数据, 对方addr)

高频细节（每条都可能被追）：

• accept 发生在三次握手的哪一步之后？——握手由内核完成（listen 后 SYN 进队列），accept 只是从“已完成连接队列”取一个连接，它不参与握手。
• 服务端bind前的 SO_REUSEADDR：重启立刻绑定处于 TIME_WAIT 的端口——服务器必写。
• listen 的 backlog：全连接队列长度，打满后新握手被拒（高并发要调）。
• UDP 的 connect：不是建连接，只是绑定默认对端（之后可用 send/recv），省去每次传地址，还能收到该对端的 ICMP 错误。
• 大端序：网络字节序是大端——htons/htonl/ntohs/ntohl 必须过一遍（呼应 02 章大小端题：0x1234 网线上是 12 34）。
• 阻塞 socket 读写返回值：recv=0 对端关闭；<0 看 errno（EWOULDBLOCK/EINTR）；write 可能部分写——循环写到完。

5. 高频面试题 Q&A（合上书能讲）

Q1：HTTP 1.1、2、3 的主要区别？ 1.1：长连接复用，但一条连接上请求仍串行（HOL）。2：二进制分帧+多路复用（并发流交织）、HPACK 头压缩，解了应用层 HOL；但 TCP 丢包仍堵所有流。3：QUIC 基于 UDP，流独立交付彻底解 TCP HOL，0-RTT 建连、连接迁移（切 WiFi 不断线）。

Q2：HTTPS 为什么快不了又安全？握手过程？ 安全靠三件套：对称加密防窃听、摘要防篡改、CA 证书链防冒充。流程：交换随机数→服务端给证书→客户端验签→用公钥加密预主密钥发回→双方由两个随机数+预主密钥算会话密钥→此后对称加密。混合原因：非对称安全但慢百倍，只用来“传钥匙”；对称快，用来“干活”。

Q3：证书是怎么防中间人的？ 证书=公钥+身份+CA 签名。浏览器内置根 CA 公钥逐级验签；中间人替换证书没有对应 CA 私钥签不了名，替换自己的假证书则链验证失败告警。信任根是 CA 体系（所以 CA 被黑是大事故）。

Q4：GET 和 POST 的区别？ 语义：GET 取资源（幂等、可缓存、参数在 URL）；POST 提交（非幂等、不缓存、参数在体）。安全角度 URL 会被历史/日志记录，敏感数据别放 GET。本质都是 HTTP 报文，技术上传体都能传（浏览器约定不同）。

Q5：301/302/304 分别什么场景？ 301 永久重定向（换域名，浏览器记死）；302 临时（活动页跳转）；304 协商缓存命中（带 If-None-Match/ETag 问服务器“变没变”，没变只回 304 不回体）——资源热更省带宽的核心。

Q6：从输入 URL 到页面显示经历了什么？ 按链：DNS 解析（多级缓存递归）→ TCP 三次握手 → TLS 握手 → 发 HTTP 请求（可能命中 CDN/负载均衡）→ 服务端处理返回 → 浏览器解析并拉取子资源（强缓存/304）→ 渲染。登录游戏则再走自定义协议连接游戏服。（能扩展每一步的追问点，此题答得越细越加分。）

Q7：accept 和三次握手的关系？ 握手由内核在 listen 后自动完成（半连接队列→全连接队列）；accept 只是从全连接队列取出已完成的连接返回 fd，不参与握手。backlog 就是这个队列的长度。

Q8：SO_REUSEADDR 为什么服务器必设？ 重启服务时旧连接的 TIME_WAIT 还占着端口，不设的话 bind 报 EADDRINUSE；设了就允许复用，秒级重启不炸。

Q9：UDP 编程和 TCP 编程调用上的区别？ UDP：socket(SOCK_DGRAM) 后直接 bind（服务端）就能 sendto/recvfrom，每报文带地址、保边界、无连接管理；TCP：SOCK_STREAM 要 listen/accept/connect，流式无边界（要自己切包=粘包处理）。

Q10：网络字节序是什么？为什么要转换？ 网络规定大端序；x86/ARM 日常是小端。多字节字段（端口号、长度前缀）过网前必须 htons/htonl，收到再 ntoh——否则 5000（0x1388）会被看成 34835（0x8813）。判断本机大小端的手写法（union/int 指针）在 02 章自测做过。

Q11：WebSocket 和 HTTP 什么关系？ 借 HTTP 完成升级握手（Upgrade 头，101 状态码），之后变成全双工长连接帧协议——适合服务端主动推（聊天/推送）；游戏内实时同步一般还是自定义 UDP/TCP 协议。

6. 本章自测（10 题，限时 20 分钟，先自己答再看答案）

1. HTTP/1.1 的 keep-alive 解决了什么？

我的原答：没解决什么？

2. HTTP/2 的多路复用为什么还有队头阻塞？

3. QUIC 连接迁移为什么能"切 WiFi 不断线"？

4. 为什么加密要对称+非对称混用？

5. TLS 里证书验签验的是什么？

我的原答：信任的根在哪？

6. 304 是怎么配合 ETag 工作的？

7. DNS 的递归查询和迭代查询分别发生在哪段？

8. accept 什么时候返回？

我的原答：backlog 满了会怎样？

9. 为什么网络编程要 htons？

10. WebSocket 和普通 HTTP 长连接（轮询/SSE）的区别？

📖 答案（先自己答完再展开）

1. 解决频繁建连挥手；没解决同一连接上请求串行（应用层 HOL），也没解决 TCP 层丢包 HOL。
2. 多路复用解了“应用层排队”，但流们仍挤在一条 TCP 上——丢一个包，TCP 有序交付把所有流都堵住。
3. QUIC 用连接 ID 标识连接而非四元组，IP 一变（WiFi→蜂窝）连接 ID 不变，会话继续。
4. 非对称安全但慢百倍级（只配握手传密钥），对称快（配大数据量）；各取所长。
5. 验 CA 用私钥对“证书内容摘要”的签名（确认公钥归属）；根在系统内置的根 CA 公钥。
6. 首次响应带 ETag（内容指纹）；再次请求带 If-None-Match；服务器比对新旧 ETag，没变回 304（无体），变了回 200+新内容。
7. 客户端→本地 DNS 是递归（“你要给我最终答案”）；本地 DNS→根/顶级/权威是迭代（“我问一层指一层”）。
8. 内核完成三次握手把连接放进全连接队列后，accept 从中取出；backlog 满，新完成的握手被丢弃/客户端收到拒绝重试。
9. 网络字节序是大端、x86 是小端；多字节字段不转会按错误数值解释（端口、长度头）。
10. WebSocket 握手后是双向帧协议，服务端可随时主动推且低开销；轮询是客户端定时拉（延迟=轮询间隔+浪费）、SSE 只能服务端单向推文本。

7. 进阶追问（答不上来就回来复习）

• TLS 1.3 的 0-RTT 有什么风险？（重放攻击——只用于幂等请求）
• 前向安全是什么？（ECDHE 每会话临时密钥，私钥泄露解不了历史流量）
• Cookie/Session/JWT 三者取舍？（有状态集中 vs 无状态签名；游戏登录常用“账号服发 token，网关验签”）
• 与 03 章贯通：登录服（HTTPS）和战斗服（UDP）为什么分开？（可靠 vs 低延迟的不同诉求；鉴权与实时同步的关注点分离。登录走本章，战斗走 03 的可靠 UDP）

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