前言

作为一名前端er，日常工作打交道最多（之一）的莫过于熟悉而又陌生的浏览器了，熟悉是每天都会基于浏览器的应用层面之上码业务，陌生是很多人可能跟我一样不熟悉其内部运行原理，比如js是怎样运行的呢？精美样式页面是怎样渲染到电脑屏幕的呢？在开放的互联网它又是怎样保证我们个人信息安全的呢？下面就（非常非常）简单总结一下。

Chrome 架构：仅仅打开了 1 个页面，为什么有 4 个进程

线程和进程区别：多线程可以并行处理任务，线程不能单独存在，它是由进程来启动和管理的。一个进程是一个程序的运行实例。

线程和进程的关系：1、进程中任意一线程执行出错，都会导致整个进程的崩溃。2、线程之间共享进程中的数据。3、当一个进程关闭后，操作系统会回收进程所占用的内存。4、进程之间的内容相互隔离。

单进程 浏览器：1、不稳定。单进程中的插件、渲染线程崩溃导致整个浏览器崩溃。2、不流畅。脚本（死循环）或插件会使浏览器卡顿。3、不安全。插件和脚本可以获取到操作系统任意资源。

多进程浏览器：1、解决不稳定。进程相互隔离，一个页面或者插件崩溃时，影响仅仅时当前插件或者页面，不会影响到其他页面。2、解决不流畅。脚本阻塞当前页面渲染进程，不会影响到其他页面。3、解决不安全。采用多进程架构使用沙箱。沙箱看成时操作系统给进程上来一把锁，沙箱的程序可以运行，但是不能在硬盘上写入任何数据，也不能在敏感位置读取任何数据。

多进程架构：分为 浏览器进程、渲染进程、GPU 进程、网络进程、插件进程。

缺点：1、资源占用高。2、体系架构复杂。

面向服务架构：把原来的各种模块重构成独立的服务，每个服务都可以在独立的进程中运行，访问服务必须使用定义好的接口，通过 IPC 通讯，使得系统更内聚、松耦合、易维护和拓展。

TCP 协议：如何保证页面文件能被完整送达浏览器

  • IP 头是 IP 数据包开头的信息，包含 IP 版本、源 IP 地址、目标 IP 地址、生存时间等信息；
  • UDP 头中除了目的端口，还有源端口号等信息；
  • IP 负责把数据包送达目的主机；
  • UDP 负责把数据包送达具体应用；
  • 对于错误的数据包，UDP 不提供重发机制，只是丢弃当前的包，不能保证数据的可靠性，但是传输速度非常块；
  • TCP 头除了包含了目标端口和本机端口号外，还提供了用于排序的序列号，保证了数据完整地传输，它的连接可分为三个阶段：建立连接、传输数据和断开连接；

HTTP 请求流程：为什么很多站点第二次打开速度会很快

  • 浏览器中的 HTTP 请求从发起到结束一共经历如下八个阶段：构建请求、查找缓存、准备 IP 和端口、等待 TCP 队列、建立 TCP 连接、发起 HTTP 请求、服务器处理请求、服务器返回请求和断开连接；
  • 构建请求。浏览器构建请求行，构建好后，准备发起网络请求；
  • 查找缓存。在真正发起请求前浏览器会查询缓存中是否有请求资源副本，有则拦截请求，返回资源副本，否则进入网络请求；
  • 准备 IP 地址和端口。HTTP 网络请求需要和服务器建立 TCP 连接，而建立 TCP 连接需要准备 IP 地址和端口号，浏览器需要请求 DNS 返回域名对应的 IP，同时会缓存域名解析结果，供下次查询使用；
  • 等待 TCP 队列。Chrome 机制，同一个域名同时最多只能建立 6 个 TCP 连接；
  • 建立 TCP 连接。TCP 通过“三次握手”建立连接，传输数据，“四次挥手”断开连接；
  • 发送 HTTP 请求。建立 TCP 连接后，浏览器就可以和服务器进行 HTTP 数据传输了，首先会向服务器发送请求行，然后以请求头形式发送一些其他信息，如果是 POST 请求还会发送请求体；
  • 服务器处理请求。首先服务器会返回响应行，随后，服务器向浏览器发送响应头和响应体。通常服务器返回数据，就要关闭 TCP 连接，如果请求头或者响应头有 Connection:keep-alive TCP 保持打开状态；

导航流程：从输入 URL 到页面展示这中间发生了什么

  • 用户输入 URL 并回车

  • 浏览器进程检查 URL，组装协议，构成完整 URL

  • 浏览器进程通过进程通信（IPC）把 URL 请求发送给网络进程

  • 网络进程接收到 URL 请求后检查本地缓存是否缓存了该请求资源，如果有则将该资源返回给浏览器进程

  • 如果没有，网络进程向 web 服务器发起 http 请求（网络请求），请求流程如下：

    • 进行 DNS 解析，获取服务器 IP 地址，端口
    • 利用 IP 地址和服务器建立 tcp 连接
    • 构建请求头信息
    • 发送请求头信息
    • 服务器响应后，网络进程接收响应头和响应信息，并解析响应内容

  • 网络进程解析响应流程：

    • 检查状态码，如果是 301/302，则需要重定向，从 Location 自动读取地址，重新进行第 4 步，如果是 200，则继续处理请求
    • 200 响应处理：检查响应类型 Content-Type，如果是字节流类型，则将该请求提交给下载管理器，该导航流程结束，不再进行后续渲染。如果是 html 则通知浏览器进程准备渲染进程进行渲染

  • 准备渲染进程

    • 浏览器进程检查当前 URL 是否和之前打开的渲染进程根域名是否相同，如果相同，则复用原来的进程，如果不同，则开启新的渲染进程

  • 传输数据、更新状态

    • 渲染进程准备好后，浏览器向渲染进程发起“提交文档”的消息，渲染进程接收到消息和网络进程建立传输数据的“管道”
    • 渲染进程接收完数据后，向浏览器发送“确认提交”
    • 浏览器进程接收到确认消息后 engine 浏览器界面状态：安全、地址 URL、前进后退的历史状态、更新 web 页面

渲染流程（上）：HTML、CSS 和 JavaScript 是如何变成页面的

  • 浏览器不能直接理解 HTML 数据，需要将其转化为 DOM 树结构；
  • 生成 DOM 树后，根据 CSS 样式表，计算出 DOM 树所有节点样式；
  • 创建布局树：遍历 DOM 树所有可见节点，把这些节点加到布局中，不可见节点忽略，如 head 标签下所有内容，display: none 元素；

渲染流程（下）：HTML、CSS 和 JavaScript 是如何变成页面的

  • 分层：层叠上下文属性的元素（比如定位属性元素、透明属性元素、CSS 滤镜属性元素）提升为单独的一层，需要裁剪的地方（比如出现滚动条）也会被创建为图层；
  • 图层绘制：完成图层树构建后，渲染引擎会对图层树每一层进行绘制，把一个图层拆分成小的绘制指令，再把指令按照顺序组成一个带绘制列表；
  • 有些情况图层很大，一次绘制所有图层内容，开销太大，合成线程会将图层划分为图块（256x256 或者 512x512）；
  • 合成线程将图块提交给栅格线程进行栅格化，将图块转换为位图。栅格化过程都会使用 GPU 加速，生成的位图保存周期 GPU 内存中；
  • 一旦所有图块都被栅格化，合成线程会生成一个绘制图块命令（DrawQuad），然会将命令提交给浏览器进程，viz 组件接收到该指令，将页面内容绘制到内存中，显示在屏幕上；
  • 重排：通过 JavaScript 或者 CSS 修改元素几何位置属性，会触发重新布局，解析后面一系列子阶段；重绘：不引起布局变换，直接进入绘制及其以后子阶段；合成：跳过布局和绘制阶段，执行的后续操作，发生在合成线程，非主线程；

变量提升：javascript 代码是按顺序执行的吗

  • JavaScript 代码在执行之前需要先编译，在编译阶段，变量和函数会被存放到变量环境中，变量默认值会被设置为 undefined；
  • 在代码执行阶段，JavaScript 引擎会从变量环境中查找自定义的变量和函数；
  • 如果在编译阶段，窜爱两个相同的函数，那么最终放在变量环境中的是最后定义的那个，后定义的覆盖先定义的；

调用栈：为什么 JavaScript 代码会出现栈溢出

  • 每调用一个函数，JavaScript 引擎会为其创建执行上下文压入调用栈，然后，JavaScript 引擎开始执行函数代码。
  • 如果一个函数 A 调用另外一个函数 B，那么 JavaScript 引擎会为 B 函数创建执行上下文，并将 B 函数的执行上下文压入栈顶。
  • 当前函数执行完毕后，JavaScript 引擎会将该函数的执行上下文弹出栈。
  • 当分配的调用栈空间被占满时，会引发“堆栈溢出”问题。

块级作用域：var 缺陷以及为什么要引入 let 和 const

  • let、const 申明的变量不会被提升。在 javascript 引擎编译后，会保存在词法环境中。
  • 块级作用域在代码执行时，将 let、const 变量存放在词法环境的一个单独的区域。词法环境内部维护一个小型的栈结构，作用域内部变量压入栈顶。作用域执行完，从栈顶弹出。

作用域链和闭包：代码中出现相同的变量，JavaScript 引擎如何选择

  • 使用一个变量，JavaScript 引擎会在当前的执行上下文中查找变量，如果没有找到，会继续在 outer（执行环境指向外部执行上下文的引用）所指向的执行上下文中查找；
  • JavaScript 执行过程，作用域链是由词法作用域决定，而词法作用域是由代码中函数声明的位置决定；
  • 根据词法作用域的规则，内部函数总是可以访问其外部函数中声明的变量，当通过调用一个外部函数返回一个内部函数后，即使外部函数已经执行结束了，但是内部函数引用外部函数的变量依旧保存在内存中，把这些变量的集合称为闭包；

this：从 JavaScript 执行上下文视角讲 this

当执行 new CreateObj 的时候，JavaScript 引擎做了四件事：

  • 首先创建一个控对象 tempObj；
  • 接着调用 CreateObj.call 方法，并将 tempObj 作为 call 方法的参数，这样当 createObj 的执行上下文创建时，它的 this 就指向 tempObj 对象；
  • 然后执行 CreateObj 函数，此时的 CreateObj 函数执行上下文中的 this 指向 tempObj 对象；
  • 最后返回 tempObj 对象。

this 的使用分为：

  • 当函数最为对象的方法调用时，函数中的 this 就是该对象；
  • 当函数被正常调用时，在严格模式下，this 值是 undefined，非严格模式下 this 指向的是全局对象 window；
  • 嵌套函数中的 this 不会继承外层函数的 this 值；
  • 箭头函数没有自己的执行上下文，this 是外层函数的 this。

栈空间和堆空间：数据是如何存储的

动态语言：在使用时需要检查数据类型的语言。
弱类型语言：支持隐式转换的语言。

JavaScript 中的 8 种数据类型，它们可以分为两大类——原始类型和引用类型。
原始类型数据存放在栈中，引用类型数据存放在堆中。堆中的数据是通过引用与变量关系联系起来的。

从内存视角了解闭包：词法扫描内部函数，引用了外部函数变量，堆空间创建一个“closure”对象，保存变量。

垃圾回收：垃圾数据如何自动回收

  • 栈中数据回收：执行状态指针 ESP 在执行栈中移动，移过某执行上下文，就会被销毁；
  • 堆中数据回收：V8 引擎采用标记-清除算法；
  • V8 把堆分为两个区域——新生代和老生代，分别使用副、主垃圾回收器；
  • 副垃圾回收器负责新生代垃圾回收，小对象（1 ～ 8M）会被分配到该区域处理；
  • 新生代采用 scavenge 算法处理：将新生代空间分为两半，一半空闲，一半存对象，对对象区域做标记，存活对象复制排列到空闲区域，没有内存碎片，完成后，清理对象区域，角色反转；
  • 新生代区域两次垃圾回收还存活的对象晋升至老生代区域；
  • 主垃圾回收器负责老生区垃圾回收，大对象，存活时间长；
  • 新生代区域采用标记-清除算法回收垃圾：从根元素开始，递归，可到达的元素活动元素，否则是垃圾数据；
  • 为了不造成卡顿，标记过程被切分为一个个子标记，交替进行。

编译器和解析器：V8 如何执行一段 JavaScript 代码的

  • 计算机语言可以分为两种：编译型和解释型语言。编译型语言经过编译器编译后保留机器能读懂的二进制文件，比如 C/C++，go 语言。解释型语言是在程序运行时通过解释器对程序进行动态解释和执行，比如 Python，JavaScript 语言。
  • 编译型语言的编译过程：编译器首先将代码进行词法分析、语法分析，生成抽象语法树（AST），然后优化代码，最后生成处理器能够理解的机器码；
  • 解释型语言解释过程：解释器会对代码进行词法分析、语法分析，并生产抽象语法树（AST），不过它会再基于抽象语法树生成字节码，最后根据字节码执行程序；
  • AST 的生成：第一阶段是分词（词法分析），将一行行源码拆解成一个个 token（语法上不可再分、最小单个字符）。第二阶段是解析（语法分析），将上一步生成的 token 数据，根据语法规则转为 AST，这一阶段会检查语法错误；
  • 字节码存在的意义：直接将 AST 转化为机器码，执行效率是非常高，但是消耗大量内存，从而先转化为字节码解决内存问题；
  • 解释器 ignition 在解释执行字节码，同时会手机代码信息，发现某一部分代码是热点代码（HotSpot），编译器把热点的字节码转化为机器码，并保存起来，下次使用；
  • 字节码配合解释器和编译器的计数实现称为即时编译（JIT）。

消息队列和事件循环：页面是怎么活起来的

  • 每个渲染进程都有一个主线程，主线程会处理 DOM，计算样式，处理布局，JavaScript 任务以及各种输入事件；
  • 维护一个消息队列，新任务（比如 IO 线程）添加到消息队列尾部，主线程循环地从消息队列头部读取任务，执行任务；
  • 解决处理优先级高的任务：消息队列的中的任务称为宏任务，每个宏任务中都会包含一个微任务队列，在执行宏任务的过程中，如果 DOM 有变化，将该变化添加到微任务队列中；
  • 解决单个任务执行时长过久：JavaScript 通过回调功能来规避。

webapi：setTimeout 是怎么实现的

  • JavaScript 调用 setTimeout 设置回调函数的时候，渲染进程会创建一个回调任务，延时执行队列存放定时器任务；
  • 当定时器任务到期，就会从延时队列中取出并执行；
  • 如果当前任务执行时间过久，会影响延时到期定时器任务的执行；
  • 如果 setTimeout 存在嵌套调用（5 次以上），判断该函数方法被阻塞，那么系统会设置最短时间间隔为 4 秒；
  • 未激活的页面，setTimeout 执行最小间隔是 1000 毫秒，目的是为了降低加载损耗；
  • 延时执行时间最大值是 24.8 天，因为延时值是以 32 个 bit 存储的；
  • setTimeout 设置的回调函数中的 this 指向全局 window。

webpai：XMLHttpRequest 是怎么实现的

  • XMLHttpRequest onreadystatechange 处理流程：未初始化 -> OPENED -> HEADERS_RECEIVED -> LOADING -> DONE；
  • 渲染进程会将请求发送给网络进程，然后网络进程负责资源下载，等网络进程接收到数据后，利用 IPC 通知渲染进程；
  • 渲染进程接收到消息之后，会将 xhr 回调函数封装成任务并添加到消息队列中，等主线程循环系统执行到该任务的时候，会根据相关状态来调用回调函数。

宏任务和微任务：不是所有的任务都是一个待遇

  • 消息队列中的任务为宏任务。渲染进程内部会维护多个消息队列，比如延时执行队列和普通消息队列，主线程采用 for 循环，不断地从这些任务队列中取出任务并执行；
  • 微任务是一个需要异步执行的函数，执行时机是在主函数执行结束之后、当前宏任务结束之前；
  • V8 在执行 javascript 脚本时，会为其创建一个全局执行上下文，同时会创建一个微任务队列；
  • 执行微任务过程中产生的微任务不会推迟到下个宏任务中执行，而是在当前宏任务中继续执行；

使用 Promise 告别回调函数

  • 使用 Promise 解决了回调地狱问题，消灭嵌套和多次处理；
  • 模拟实现 Promise
function Bromise(executor) {
  var _onResolve = null
  this.then = function (onResolve) {
    _onResolve = onResolve
  }
  function resolve(value) {
    setTimeout(() => {
      _onResolve(value)
    }, 0)
  }
  executor(resolve, null)
}

async await 使用同步方式写异步代码

  • 生成器函数是一个带星号函数，而且是可以暂停执行和回复执行的；
  • 生成器函数内部执行一段代码，遇到 yield 关键字，javascript 引擎返回关键字后面的内容给外部，并且暂停该函数的执行；
  • 外部函数可以同步 next 方法恢复函数的执行；
  • 协程是一种比线程更加轻量级的存在，协程可以看成是跑在线程上的任务，一个线程可以存在多个协程，但是同时只能执行一个协程，如果 A 协程启动 B 协程，A 为 B 的父协程；
  • 协程不被操作协同内核所管理，而完全由程序所控制，这样性能提升；
  • await xxx 会创建一个 Promise 对象，将 xxx 任务提交给微任务队列；
  • 暂停当前协程的执行，将主线程的控制权力转交给父协程执行，同时将 Promise 对象返回给父协程，继续执行父协程；
  • 父协程执行结束之前会检查微任务队列，微任务队列中有 resolve(xxx) 等待执行，触发 then 的回调函数；
  • 回调函数被激活后，会将主线程的控制权交给协程，继续执行后续语句，完成后将控制权还给父协程。

页面性能分析：利用 chrome 做 web 性能分析

  • Chrome 开发者工具（简称 DevTools）是一组网页制作和调试的工具，内嵌于 Google Chrome 浏览器中。它一共包含了 10 个功能面板，包括了 Elements、Console、Sources、NetWork、Performance、Memory、Application、Security、Audits 和 Layers。

DOM 树：JavaScript 是如何影响 DOM 树构建的

  • HTML 解析器（HTMLParse）负责将 HTML 字节流转换为 DOM 结构；
  • HTML 解析器并不是等整个文档加载完成之后再解析，而是网络进程加载流多少数据，便解析多少数据；
  • 字节流转换成 DOM 三个阶段：1、字节流转换为 Token；2、维护一个 Token 栈，遇到 StartTag Token 入栈，遇到 EndTag Token 出栈；3、为每个 Token 创建一个 DOM 节点；
  • JavaScript 文件和 CSS 样式表文件都会阻塞 DOM 解析；

渲染流水线：CSS 如何影响首次加载时的白屏时间？

  • DOM 构建结束之后，css 文件还未下载完成，渲染流水线空闲，因为下一步是合成布局树，合成布局树需要 CSSOM 和 DOM，这里需要等待 CSS 加载结束并解析成 CSSOM；
  • CSSOM 两个作用：提供给 JavaScript 操作样式表能力，为布局树的合成提供基础样式信息；
  • 在执行 JavaScript 脚本之前，如果页面中包含了外部 CSS 文件的引用，或者通过 style 标签内置了 CSS 内容，那么渲染引擎还需要将这些内容转化为 CSSOM，因为 JavaScript 有修改 CSSOM 的能力，所以在执行 JavaScript 之前，还需要依赖 CSSOM。也就是说 CSS 在部分情况下也会阻塞 DOM 的生成。

分层和合成机制：为什么 CSS 动画比 JavaScript 高效

  • 显示器固定刷新频率是 60HZ，即每秒更新 60 张图片，图片来自显卡的前缓冲区；
  • 显卡的职责是合成新的图像，保存在后缓冲区，然后后缓冲区和前缓冲区互换，显卡更新频率和显示前刷新频率不一致，就会造成视觉上的卡顿；
  • 渲染流水线生成的每一副图片称为一帧，生成一帧的方式有重排、重绘和合成三种；
  • 重排会根据 CSSOM 和 DOM 计算布局树，重绘没有重新布局阶段；
  • 生成布局树之后，渲染引擎根据布局树特点转化为层树，每一层解析出绘制列表；
  • 栅格线程根据绘制列表中的指令生成图片，每一层对应一张图片，合成线程将这些图片合成一张图片，发送到后缓存区；
  • 合成线程会将每个图层分割成大小固定的图块，优先绘制靠近视口的图块；

页面性能：如何系统优化页面

  • 加载阶段：减少关键资源个数，降低关键资源大小，降低关键资源的 RTT 次数；
  • 交互阶段：减少 JavaScript 脚本执行时间，避免强制同步布局：操作 DOM 的同时获取布局样式会引发，避免布局抖动：多次执行强制布局和抖动，合理利用 CSS 合成动画：标记 will-change，避免频繁的垃圾回收；
  • CSS 实现一些变形、渐变、动画等特效，这是由 CSS 触发的，并且是在合成线程中执行，这个过程称为合成，它不会触发重排或者重绘；

虚拟 DOM：虚拟 DOM 和真实 DOM 有何不同

  • 当有数据更新时， React 会生产一个新的虚拟 DOM，然会拿新的虚拟 DOM 和之前的虚拟 DOM 进行比较，这个过程找出变化的节点，然后将变化的节点应用到 DOM 上；
  • 最开始的时候，比较两个 DOM 的过程是在一个递归函数里执行的，其核心算法是 reconciliation。通常情况，这个比较过程执行很快，不过虚拟 DOM 比较复杂时，执行比较函数可能占据主线程比较久的时间，这样会导致其他任务的等待，造成页面卡顿。React 团队重写了 reconciliation 算法，称为 Fiber reconciler，之前老的算法称为 Stack reconciler；

PWA：解决 web 应用哪些问题

  • PWA（Progressive Web App），渐进式 Web 应用。一个渐进式过渡方案，让普通站点过渡到 Web 应用，降低站点改造代价，逐渐支持新技术，而不是一步到位；
  • PWA 引入 ServiceWorker 来试着解决离线存储和消息推送问题，引入 mainfest.json 来解决一级入口问题；
  • 暗转了 ServiceWorker 模块之后，WebApp 请求资源时，会先通过 ServiceWorker，让它判断是返回 Serviceworker 缓存的资源还是重新去网络请求资源，一切的控制权交给 ServiceWorker 来处理；
  • 在目前的 Chrome 架构中，Service Worker 是运行在浏览器进程中的，因为浏览器进程生命周期是最长的，所以在浏览器的生命周期内，能够为所有的页面提供服务；

WebComponent：像搭积木一样构建 web 应用

  • CSS 的全局属性会阻碍组件化，DOM 也是阻碍组件化的一个因素，因为页面中只有一个 DOM，任何地方都可以直接读取和修改 DOM；
  • WebComponent 提供了对局部试图封装能力，可以让 DOM、CSSOM 和 JavaScript 运行在局部环境中；
  • template 创建模版，查找模版内容，创建影子 DOM，模版添加到影子 DOM 上；
  • 影子 DOM 可以隔离全局 CSS 和 DOM，但是 JavaScript 是不会被隔离的；

HTTP1：HTTP1 性能优化

  • HTTP/0.9 基于 TCP 协议，三次握手建立连接，发送一个 GET 请求行（没有请求头和请求体），服务器接收请求之后，读取对应 HTML 文件，数据以 ASCII 字符流返回，传输完成断开连接；
  • HTTP/1.0 增加请求头和响应头来进行协商，在发起请求时通过请求头告诉服务器它期待返回什么类型问题、什么形式压缩、什么语言以及文件编码。引入来状态吗，Cache 机制等；
  • HTTP/1.1 改进持久化连接，解决建立 TCP 连接、传输数据和断开连接带来的大量开销，支持在一个 TCP 连接上可以传输多个 HTTP 请求，目前浏览器对于一个域名同时允许建立 6 个 TCP 持久连接；
  • HTTP/1.1 引入 Chunk transfer 支持动态生成内容：服务器将数据分割成若干任意大小的数据块，每个数据块发送时附上上个数据块的长度，最后使用一个零长度的块作为发送数据完成的标志。在 HTTP/1.1 需要在响应头中设置完整的数据大小，如 Content-Length。

HTTP2：如何提升网络速度

  • HTTP/1.1 主要问题：TCP 慢启动；同时开启多条 TCP 连接，会竞争固定宽带；对头阻塞问题；
  • HTTP/2 在一个域名下只使用一个 TCP 长连接和消除对头阻塞问题；
  • 多路复用的实现：HTTP/2 添加了二进制分帧层，将发送或响应数据经过二进制分帧处理，转化为一个个带有请求 ID 编号的帧，服务器或者浏览器接收到响应帧后，根据相同 ID 帧合并为一条完整信息；
  • 设置请求优先级：发送请求可以设置请求优先级，服务器可以优先处理；
  • 服务器推送：请求一个 HTML 页面，服务器可以知道引用了哪些 JavaScript 和 CSS 文件，附带一起发送给浏览器；
  • 头部压缩：对请求头和响应头进行压缩；

HTTP3：甩掉 TCP、TCL 包袱，构建高效网络

  • 虽然 HTTP/2 解决了应用层面的对头阻塞问题，不过和 HTTP/1.1 一样，HTTP/2 依然是基于 TCP 协议，而 TCP 最初是为了单连接而设计；
  • TCP 可以看成是计算机之间的一个虚拟管道，数据从一端发送到另一端会被拆分为一个个按照顺序排列的数据包，如果在传输过程中，有一个数据因为网络故障或者其他原因丢失，那么整个连接会处于暂停状态，只有等到该数据重新传输；
  • 由于 TCP 协议僵化，也不可能使用新的协议，HTTP/3 选择了一个折衷的方法，基于现有的 UDP 协议，实现类似 TC 片多路复用，传输可靠等功能，称为 QULC 协议；
  • QULC 实现类似 TCP 流量控制，传输可靠功能；集成 TLS 加密功能；实现多路复用功能；

同源策略：为什么 XMLHttpRequst 不能跨域请求

  • 协议、域名和端口号相同的 URL 是同源的；
  • 同源策略会隔离不同源的 DOM、页面数据和网络通信；
  • 页面可以引用第三方资源，不过暴露出诸如 XSS 问题，引入内容安全策略 CSP 限制；
  • 默认 XMLHttpRequest 和 Fetch 不能跨站请求资源，引入跨域资源共享（CORS）进行跨域访问控制；
  • XSS 跨站脚本，往 HTML 文件中注入恶意代码，对用户实施攻击；
  • XSS 攻击主要有存储型 XSS 攻击、反射型 XSS 攻击和 DOM 的 XSS 攻击；
  • 阻止 XSS 攻击：服务器对脚本进行过滤或转码，利用 CSP 策略，使用 HttpOnly；

CSRF 攻击：陌生连接不要随便点

  • CSRF 跨站请求伪造，利用用户的登录状态，通过第三方站点攻击；
  • 避免 CSRF 攻击：利用 SameSite（三种模式：Strict、Lax、None） 让浏览器禁止第三方站点发起请求携带关键 Cookie；验证请求的来源站点，请求头中的 Referer 和 Origin 属性；利用 CSRF Token；

沙盒：页面和系统之间的隔离墙

  • 浏览器被划分为浏览器内核和渲染内核两个核心模块，其中浏览器内核石油网络进程、浏览器主进程和 GPU 进程组成的，渲染内核就是渲染进程；
  • 浏览器中的安全沙箱是利用操作系统提供的安全技术，让渲染进程在执行过程中无法访问或者修改操作系统中的数据，在渲染进程需要访问系统资源的时候，需要通过浏览器内核来实现，然后将访问的结果通过 IPC 转发给渲染进程；
  • 站点隔离（Site Isolation）将同一站点（包含相同根域名和相同协议的地址）中相互关联的页面放到同一个渲染进程中执行；
  • 实现站点隔离，就可以将恶意的 iframe 隔离在恶意进程内部，使得它无法继续访问其他 iframe 进程的内容，因此无法攻击其他站点；

HTTPS：让数据传输更安全

  • 在 TCP 和 HTTP 之间插入一个安全层，所有经过安全层的数据都会被加密或者解密；
  • 对称加密：浏览器发送加密套件列表和一个随机数 client-random，服务器会从加密套件中选取一个加密套件，然后生成一个随机数 service-random，返回给浏览器。这样浏览器和服务器都有相同 client-random 和 service-random，再用相同的方法将两者混合生成一个密钥 master secret，双方就可以进行数据加密传输了；
  • 对称加密缺点：client-random 和 service-random 的过程都是明文，黑客可以拿到协商的加密套件和双方随机数，生成密钥，数据可以被破解；
  • 非对称加密：浏览器发送加密套件列表给服务器，服务器选择一个加密套件，返回加密套件和公钥，浏览器用公钥加密数据，服务器用私钥解密；
  • 非对称加密缺点：加密效率太低，不能保证服务器发送给浏览器的数据安全，黑客可以获取公钥；
  • 对称加密结合非对称加密：浏览器发送对称加密套件列表、非对称加密列表和随机数 client-random 给服务器，服务器生成随机数 service-random，选择加密套件和公钥返回给浏览器，浏览器利用 client-random 和 service-random 计算出 pre-master，然后利用公钥给 pre-master 加密，向服务器发送加密后的数据，服务器用私钥解密出 pre-master 数据，结合 client-random 和 service-random 生成对称密钥，使用对称密钥传输加密数据；
  • 引入数字证书是为了证明“我就是我”，防止 DNS 被劫持，伪造服务器；
  • 证书的作用：一个是向浏览器证明服务器的身份，另一个是包含服务器公钥；
  • 数字签名过程：CA 使用 Hash 函数技术明文信息，得出信息摘要，然后 CA 使用私钥对信息摘要进行加密，加密后的秘文就是数字签名；
  • 验证数字签名：读取证书明文信息，使用相同 Hash 函数计算得到信息摘要 A，再利用 CA 的公钥解密得到 B，对比 A 和 B，如果一致，则确认证书合法；