最近，在面试第一轮抖音（字节跳动）的伦敦职位（Site Reliability Engineer），被问到了这个问题：TCP/IP协议是什么？这个是考基本功，是每个软件工程师都要会的。

TCP/IP（传输控制协议/互联网协议）是一组网络协议，管理数据如何通过互联网和其他网络传输。它是互联网的基本通信模型，由两个主要层组成：

互联网协议 (IP)

IP 负责将数据包从源地址路由到目标地址。它工作在 OSI 模型的网络层。

• IP 地址：互联网中的每个设备都被分配了一个唯一的 IP 地址，用于标识数据包的发送者和接收者。
• 数据包路由：IP 将数据分成多个包，并通过不同的网络将其路由到目标地址。
• 版本：IP 主要有两个版本：IPv4（32位地址）和 IPv6（128位地址）。

传输控制协议 (TCP)

TCP 负责确保设备之间数据传输的可靠性。它工作在 OSI 模型的传输层。

• 面向连接：TCP 在传输数据之前会在发送方和接收方之间建立连接。
• 数据完整性：TCP 通过确认、序列号和错误检查等机制，确保数据包按顺序无误地到达。
• 流量控制：TCP 通过滑动窗口管理数据流，防止接收方超载。

TCP/IP 协同工作原理

• 应用数据：应用层将数据（例如网页、电子邮件）发送到传输层（TCP）。
• TCP 层：TCP 将数据分段，添加序列号和错误检查信息，并将其发送到 IP 层。
• IP 层：IP 层将 TCP 段封装成 IP 包，附上源和目标 IP 地址，并通过各种网络路由数据包。
• 接收端：在目标设备上，IP 层将数据包交给 TCP，TCP 重新排列并验证数据的完整性，然后将其传递给应用层。

TCP/IP 套件中的其他协议

• UDP（用户数据报协议）：一种无连接、速度更快的 TCP 替代方案，常用于视频流、在线游戏等实时通信。
• HTTP/HTTPS（超文本传输协议）：用于网络通信的应用层协议。
• DNS（域名系统）：将域名解析为 IP 地址。

TCP/IP 确保数据在网络间高效传输，保持可靠性、地址分配和路由，同时遵循互联网的基本通信原则。

TCP/IP 通常被描述为一个四层模型，但有时它可以与 OSI 模型（七层）进行比较。

TCP/IP 四层模型

TCP/IP 模型简化为四层，旨在反映协议在现实网络中的工作方式。

应用层

这一层对应于 OSI 模型的前三层（应用层、表示层和会话层）。它包括 HTTP、HTTPS、FTP、DNS 和 SMTP 等协议。

传输层

负责设备之间的可靠通信。运行于这一层的协议包括 TCP（传输控制协议）和 UDP（用户数据报协议）。

互联网层

处理跨网络的数据包路由，类似于 OSI 的网络层。该层包含 IP（互联网协议），用于地址分配和数据包路由。

网络接口层（或链路层）

这一层负责物理网络（如以太网、Wi-Fi）和互联网层之间的数据传输。它对应于 OSI 的数据链路层和物理层。

OSI 七层模型

OSI（开放系统互联）模型更加细致，将网络功能分为七个层次。

• 物理层（如电缆、交换机）
• 数据链路层（如 MAC 地址、以太网）
• 网络层（如 IP 路由）
• 传输层（如 TCP、UDP）
• 会话层（如管理应用之间的会话）
• 表示层（如加密、数据格式转换）
• 应用层（如 HTTP、FTP）

主要区别：TCP/IP vs OSI

TCP/IP 将一些功能合并为更少的层次（四层），反映了它在互联网通信中的实际应用。

OSI 是一个更加详细的概念模型（七层），主要用于教学和理论理解。

总结来说，TCP/IP 通常被认为是四层模型，而 OSI 模型则是七层模型。

英文：What is TCP/IP (4 Layer vs OSI 7 Layer)?

面试经历

• 三次冲击谷歌软件工程师: 我的面试起伏录 (谷歌面试是不是一生只有三次机会?)
• 记两次伦敦抖音面试经历(Tiktok)
• 我的面试谷哥GOOGLE伦敦SRE的经验和教训
• 记Facebook的第一轮技术面试(伦敦脸书)
• 记微软Principal SE的第一轮面试
• 我的AMAZON面试经历与经验之谈(亚麻伦敦面经)
• 离伦敦脸书最近的一次 - 记FACEBOOK伦敦终面经历

面试题

• 软件工程师面试: TCP/IP协议是什么?
• 软件工程师经典面试题: 当你在浏览器的地址栏敲入google.com并按回车后发生了什么?
• 谷歌面试题: 迷宫随机生成算法
• 软件工程师数据库面试技巧之 SQL中的第二名记录
• 软件工程师面试技巧之 动态规化 - 整数拆分
• 软件工程师面试技巧之 如何检查数独的有效性
• 去年 Google 的面试题 - 打印消息
• 软件工程师面试技巧之 使用哈希表降复杂度
• 微软面试题: 三角形的面积是多少?
• 英国 IT公司 电话面试的一些技巧 (程序员)
• C/C++ 中的内存管理器(堆与栈)
• C++的 map 当键(Key)不存在的时候会发生什么?
• 随机数独游戏的算法设计 (Sudoku)
• 经典二叉树的镜像的递归算法
• 谷歌的扔鸡蛋问题
• 面经: Python 的 List 和 Dictionary 有啥区别?
• 逻辑测试系列 - 一种只有4种语句的编程语言 - (1)
• 逻辑测试系列之二 - DECR
• 逻辑测试系列之三 - SUBT

面试技巧

• 面试后你不应该做的五件事
• 即使你不打算换工作, 你每年也得去面试

面试其它

• 产品设计和系统设计面的区别(Product Design vs System Design)
• 45 分钟模拟面试(编程、系统设计)+职业发展建议
• 英国和美国IT公司面试的主要区别
• 拒了甲骨文(Oracle)的 Offer

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我认为这无疑是最受欢迎的软件工程师的（Software Engineer） 面试问题 之一。最近有人说这个问题曾出现在 抖音Tiktok 的面试中。

要回答面试中的“当你在浏览器中输入 https://www.google.com 时会发生什么？”这个问题，可以按步骤详细说明整个过程，涉及 DNS 查找、TCP/SSL 握手、请求处理和页面渲染。以下是全面的解释：

URL 解析

当你输入 URL https://www.google.com 并按下回车时：

• 协议：浏览器识别出协议是 https，意味着它将使用 HTTP 加密传输（TLS）。
• 主机：浏览器识别出 www.google.com 是域名。
• 路径：默认路径是 /，因为没有提供具体路径，表示请求主页。

DNS 查找

浏览器需要将域名 www.google.com 转换为一个 IP 地址。这个过程分为几个步骤：

• 浏览器缓存：浏览器 首先检查自己的缓存，看看是否已有 www.google.com 的 IP 地址。
• 操作系统缓存：如果未找到，浏览器会向操作系统请求缓存。
• 路由器缓存：如果操作系统没有该 IP，路由器会检查它的缓存。
• ISP DNS 服务器：如果依然未找到，路由器会查询 ISP 的 DNS 服务器。
• 递归 DNS 查找：如果 ISP 没有缓存 IP，DNS 服务器会递归查询 DNS 层次结构（根 DNS 服务器、顶级域名服务器、权威 DNS 服务器）。最终，www.google.com 的 IP 地址被解析出来（例如，142.250.72.196）。

建立 TCP 连接

知道 IP 地址后，浏览器需要与 Google 服务器建立连接，使用以下步骤：

TCP 三次握手：

• SYN：客户端（浏览器）向服务器发送 SYN（同步）包，启动连接。
• SYN-ACK：服务器响应 SYN-ACK（同步确认）包。
• ACK：客户端发送 ACK 包，连接建立。

SSL/TLS 握手（针对 HTTPS）

由于使用的是 HTTPS，浏览器与服务器通过 SSL/TLS 建立加密连接：

• 浏览器与服务器协商加密协议（TLS 版本）并交换加密密钥。
• 服务器发送其 SSL 证书，浏览器验证该证书以确保服务器身份。
• 生成会话密钥，用于加密接下来的通信。

HTTP 请求

建立安全连接后，浏览器向服务器发送 HTTP GET 请求：

• 方法：GET
• 请求头：包括浏览器类型、cookies 和缓存信息。
• 主机：www.google.com
• 路径：/

服务器处理

Google 的服务器位于 负载均衡器 后面，接收请求：

请求可能会通过多个反向代理和负载均衡器处理，通常分布在多个数据中心，以确保可用性和性能。

Google 的 Web 服务器处理请求，检查所请求的资源（Google 的主页），并准备响应。

HTTP 响应

服务器返回一个 HTTP 200 OK 响应，并将必要的 HTML、CSS、JavaScript 和其他资源发送到浏览器。

响应包括响应头（如 Content-Type、Cache-Control）以及响应体（Google 主页的 HTML 内容）。

浏览器渲染

浏览器现在获取了 HTML 并开始渲染页面：

• HTML 解析：浏览器解析 HTML 以构建 DOM（文档对象模型）。
• CSS 解析：下载并应用任何链接或嵌入的 CSS 样式表以设置 DOM 元素的样式。
• JavaScript 执行：下载并执行 JavaScript。JavaScript 可能进一步修改 DOM 或发送额外的网络请求（如 AJAX）以动态更新页面。
• 渲染：浏览器的渲染引擎将解析和样式化的内容绘制到屏幕上，形成可见的网页。

附加资源请求

当浏览器解析 HTML 时，它会识别出额外的资源（图片、样式表、JavaScript 文件）需要加载：

这些资源通过额外的 HTTP/HTTPS 请求获取。这个过程会通过多个并行连接重复进行，以 快速下载和渲染资源。

浏览器缓存与优化

浏览器会根据缓存头（如 Cache-Control、ETag）缓存某些资源（图片、脚本、样式表）。

现代浏览器使用诸如 HTTP/2 多路复用等优化技术，通过单个 TCP 连接下载多个资源，从而减少延迟。

最终页面显示

一旦所有资源下载、解析和渲染完成，用户可以与完全加载的页面进行交互。进一步的用户操作（点击、输入等）可能会触发更多的网络请求（如提交表单、AJAX 更新）。

加分点

• CDN（内容分发网络）：Google 使用 CDN 从地理位置较近的服务器提供内容，减少延迟并提高加载速度。
• 安全功能：HSTS（HTTP 严格传输安全）确保所有请求都通过 HTTPS 进行。Google 的证书绑定技术确保服务器的 SSL 证书未被篡改。
• Service Workers：如果启用，Service Worker 可能会拦截请求，提供缓存响应或启用离线功能。

这份详细的说明涵盖了从用户输入 URL 到浏览器最终渲染页面的所有关键步骤，涉及 DNS、TCP/IP、TLS、HTTP 和浏览器渲染等内容，适合系统设计或软件工程面试。

英文：Software Engineering Interview Question: What Happens When You Type Google.com in the Browser Address Bar?

面试经历

• 三次冲击谷歌软件工程师: 我的面试起伏录 (谷歌面试是不是一生只有三次机会?)
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• 45 分钟模拟面试(编程、系统设计)+职业发展建议
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