前端工程师必备的计算机网络知识大纲

一、网络基础概念

1. 网络分层模型

OSI七层模型：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层
TCP/IP四层模型：网络接口层、网际层、传输层、应用层
前端相关层：主要关注应用层(HTTP/HTTPS/WebSocket)和传输层(TCP/UDP)

2. 关键网络协议

IP协议：网络层核心协议
TCP/UDP：传输层协议对比
HTTP/HTTPS：应用层协议
DNS：域名解析系统

二、HTTP协议深度解析

1. HTTP/1.x

请求/响应模型
报文结构(请求行/头/体)
常用方法(GET/POST/PUT/DELETE等)
状态码分类(1xx-5xx)
连接管理(短连接/长连接)

2. HTTP/2

二进制分帧
多路复用
头部压缩(HPACK)
服务器推送

3. HTTP/3

基于QUIC协议
0-RTT连接建立
改进的拥塞控制
前向纠错

三、HTTPS与安全

1. 加密基础

对称加密(AES)
非对称加密(RSA)
哈希算法(SHA)

2. TLS/SSL

握手过程详解
证书验证机制
混合加密体系
会话恢复

3. Web安全

CORS机制
CSRF防护
XSS防御
CSP策略
HSTS

四、浏览器网络机制

1. 资源加载流程

解析HTML构建DOM
预加载扫描器
关键渲染路径优化
资源优先级

2. 缓存机制

强缓存：Cache-Control/Expires
协商缓存：ETag/Last-Modified
Service Worker缓存
HTTP缓存决策树

3. 连接管理

域名分片
并行连接限制
Keep-Alive机制
预连接(preconnect/prefetch)

五、WebSocket与实时通信

1. WebSocket协议

握手过程
数据帧格式
心跳机制
错误处理

2. 替代方案对比

短轮询(Polling)
长轮询(Long-Polling)
SSE(Server-Sent Events)
WebRTC

六、性能优化相关网络知识

1. 关键指标

TTFB(Time To First Byte)
FP/FCP/FMP/LCP
DNS查询时间
TCP连接时间
SSL协商时间

2. 优化策略

CDN加速
资源压缩(Brotli/gzip)
资源预加载
懒加载
HTTP/2服务器推送

七、前端调试与网络分析

1. 开发者工具

Network面板详解
Waterfall图表分析
请求过滤与搜索
节流模拟

2. 常用工具

Wireshark抓包分析
Charles/Fiddler代理
Postman/Insomnia API测试
WebPageTest性能测试

八、现代Web应用网络特性

1. PWA网络能力

Service Worker缓存策略
离线体验
后台同步

2. WebTransport

基于QUIC的多路传输
不可靠数据传输
双向通信

3. WebRTC

STUN/TURN服务器
ICE候选收集
点对点连接建立

学习建议

结合浏览器开发者工具实践观察
使用Wireshark等工具分析实际网络流量
阅读RFC文档理解协议细节
关注新兴Web网络API发展