网络架构-网络编程基础三

Android狗子哥
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TLS SSL的定义

SSL(Secure Sockets Layer 安全套接层),及其继任者传输层安全（Transport Layer Security，TLS）是为网络通信提供安全及数据完整性的一种安全协议。TLS 与 SSL 在传输层对网络连接进行加密。
参考zhangzifan.com/https-http-…

1.如何保证公钥不被篡改

参考zhuanlan.zhihu.com/p/110216210
公钥加密也是非常消耗计算机资源

2. http版本区别

HTTP 1.0

  • 请求与响应支持头域
  • 响应对象以一个响应状态行开始
  • 响应对象不只限于超文本
  • 开始支持客户端通过POST方法向Web服务器提交数据，支持GET、HEAD、POST方法
  • 支持长连接（但默认还是使用短连接），缓存机制，以及身份认证

HTTP 1.1

  • Persistent Connection（keepalive连接）
  • chunked编码传输
  • 字节范围请求
  • Pipelining（请求流水线）
  • 请求消息和响应消息都应支持Host头域
  • 新增了一批Request method

HTTP1.1增加了OPTIONS,PUT, DELETE, TRACE, CONNECT方法

  • 缓存处理

HTTP/1.1在1.0的基础上加入了一些cache的新特性，引入了实体标签，一般被称为e-tags，新增更为强大的Cache-Control头。

HTTP 2.0

  • 多路复用（二进制分帧）

HTTP 2.0最大的特点: 不会改动HTTP 的语义，HTTP 方法、状态码、URI 及首部字段，等等这些核心概念上一如往常，却能致力于突破上一代标准的性能限制，改进传输性能，实现低延迟和高吞吐量。而之所以叫2.0，是在于新增的二进制分帧层。在二进制分帧层上， HTTP 2.0 会将所有传输的信息分割为更小的消息和帧,并对它们采用二进制格式的编码 ，其中HTTP1.x的首部信息会被封装到Headers帧，而我们的request body则封装到Data帧里面。

  • 头部压缩

当一个客户端向相同服务器请求许多资源时，像来自同一个网页的图像，将会有大量的请求看上去几乎同样的，这就需要压缩技术对付这种几乎相同的信息。

  • 随时复位

HTTP1.1一个缺点是当HTTP信息有一定长度大小数据传输时，你不能方便地随时停止它，中断TCP连接的代价是昂贵的。使用HTTP2的RST_STREAM将能方便停止一个信息传输，启动新的信息，在不中断连接的情况下提高带宽利用效率。

  • 服务器端推流: Server Push

客户端请求一个资源X，服务器端判断也许客户端还需要资源Z，在无需事先询问客户端情况下将资源Z推送到客户端，客户端接受到后，可以缓存起来以备后用。

  • 优先权和依赖

每个流都有自己的优先级别，会表明哪个流是最重要的，客户端会指定哪个流是最重要的，有一些依赖参数，这样一个流可以依赖另外一个流。优先级别可以在运行时动态改变，当用户滚动页面时，可以告诉浏览器哪个图像是最重要的，你也可以在一组流中进行优先筛选，能够突然抓住重点流。

Restful

  • REST（Resource Representational State Transfer）是Roy Thomas Fielding在他2000年的博士论文中提出的。如果一个架构符合REST原则，就称为RESTful架构
  • 本质：一种软件架构风格
  • 核心：面向资源
  • 解决问题：降低开发的复杂性；提高系统的可伸缩性
  • Restful资源层Resource：文本、图片、服务、音频等等
  • Restful表现层Representational
    • 文本：txt、html、xml、json、二进制
    • 图片：jpg、png
    • Case：book是一个资源，获取不同的格式
    • http协议的content-type和accept
  • Restful状态转化State Transfer
    • 幂等性：每次HTTP请求相同的参数，相同的URI，产生的结果是相同的
    • GET
    • POST
    • PUT
    • DELETE

设计概念和准则

  • 网络上的所有事物都可以被抽象为资源。
  • 每一个资源都有唯一的资源标识，对资源的操作不会改变这些标识。
  • 所有的操作都是无状态的。

资源：网络上的一个实体，或者说是网络上的一个具体信息。

[schema://host:port]/path ?query-string

  • schema：指定底层使用的协议（例如：http，https，ftp）
  • host：服务器的IP地址或者域名
  • port：服务器端口，默认为80
  • path：访问资源的路径
  • query-string：发送给http服务器的数据
  • anchor：锚

SOAP WebService

WebService：是一种跨编程语言和操作系统平台的远程调用技术。

WebService通过HTTP协议发送请求和接收结果时采用XML格式封装，并增加了一些特点的HTTP消息头，这些特定的HTTP消息头和XML内容格式就是SOAP协议。

效率与易用性

SOAP由于各种需求不断扩充其本身协议的内容，导致在SOAP处理方面的性能有所下降。同时在易用性方面以及学习成本上也有所增加。

RESTful由于其面向资源接口设计以及操作抽象简化了开发者的不良设计，同时也最大限度的利用了http最初的应用协议设计理念。

安全性

RESTful对于资源型服务接口来说很合适，同时特别适合对效率要求很高，但是对于安全要求不高的场景。

SOAP的成熟性可以给需要提供给多开发语言，对于安全性要求较高的接口设计带来便利。所以我觉得纯粹说什么设计模式将会占据主导地位没有什么意义，关键还是看应用场景。

如何设计RESTful API

  • 资源路径（URI）
  • HTTP动词
  • 过滤信息
  • 状态码
  • 错误处理

HTTP动词

对于资源的操作（CRUD），由HTTP动词（谓词）表示。

  • GET：从服务器取出资源（一项或多项）

  • POST：在服务器新建一个资源

  • PUT：在服务器更新资源（客户端提供改变后的完整资源）

  • PATCH：在服务器更新资源（客户端提供改变的属性）

  • DELETE：从服务器删除资源

    请求类型 请求路径 功能
    GET /books 获取列表
    POST /book 创建一本书
    GET /books/id 通过id查询一本书列表 PUT /book/id 通过id更新一本书
    DELETE /book/id 通过id删除一本书

过滤信息

  • 如果记录数量很多，服务器不可能都将它们返回给用户。API应该提供参数，过滤返回结果。

举例：

  • ?offset=10：指定返回记录的开始位置
  • ?page=2&per_page=100：指定第几页，以及每页的记录数
  • ?sortby=name&order=asc：指定返回结果排序，以及排序顺序
  • ?animal_type_id=1：指定筛选条件

如何设计

一、URL 设计

1.1 动词 + 宾语

RESTful 的核心思想就是，客户端发出的数据操作指令都是"动词 + 宾语"的结构。比如，GET /articles这个命令，GET是动词，/articles是宾语。

动词通常就是五种 HTTP 方法，对应 CRUD 操作。

  • GET：读取（Read）
  • POST：新建（Create）
  • PUT：更新（Update）
  • PATCH：更新（Update），通常是部分更新
  • DELETE：删除（Delete）

根据 HTTP 规范，动词一律大写。

1.2 动词的覆盖

有些客户端只能使用GET和POST这两种方法。服务器必须接受POST模拟其他三个方法（PUT、PATCH、DELETE）。

这时，客户端发出的 HTTP 请求，要加上X-HTTP-Method-Override属性，告诉服务器应该使用哪一个动词，覆盖POST方法。

POST /api/Person/4 HTTP/1.1  
X-HTTP-Method-Override: PUT

上面代码中，X-HTTP-Method-Override指定本次请求的方法是PUT，而不是POST。

1.3 宾语必须是名词

宾语就是 API 的 URL，是 HTTP 动词作用的对象。它应该是名词，不能是动词。比如，/articles这个 URL 就是正确的，而下面的 URL 不是名词，所以都是错误的。

  • /getAllCars
  • /createNewCar
  • /deleteAllRedCars

1.4 复数 URL

既然 URL 是名词，那么应该使用复数，还是单数？

这没有统一的规定，但是常见的操作是读取一个集合，比如GET /articles（读取所有文章），这里明显应该是复数。

为了统一起见，建议都使用复数 URL，比如GET /articles/2要好于GET /article/2。

1.5 避免多级 URL

常见的情况是，资源需要多级分类，因此很容易写出多级的 URL，比如获取某个作者的某一类文章。

GET /authors/12/categories/2

这种 URL 不利于扩展，语义也不明确，往往要想一会，才能明白含义。

更好的做法是，除了第一级，其他级别都用查询字符串表达。

GET /authors/12?categories=2

下面是另一个例子，查询已发布的文章。你可能会设计成下面的 URL。

GET /articles/published

查询字符串的写法明显更好。

GET /articles?published=true

二、状态码

2.1 状态码必须精确

客户端的每一次请求，服务器都必须给出回应。回应包括 HTTP 状态码和数据两部分。

HTTP 状态码就是一个三位数，分成五个类别。

  • 1xx：相关信息
  • 2xx：操作成功
  • 3xx：重定向
  • 4xx：客户端错误
  • 5xx：服务器错误

这五大类总共包含100多种状态码，覆盖了绝大部分可能遇到的情况。每一种状态码都有标准的（或者约定的）解释，客户端只需查看状态码，就可以判断出发生了什么情况，所以服务器应该返回尽可能精确的状态码。

API 不需要1xx状态码，下面介绍其他四类状态码的精确含义。

2.2 2xx 状态码

200状态码表示操作成功，但是不同的方法可以返回更精确的状态码。

  • GET: 200 OK
  • POST: 201 Created
  • PUT: 200 OK
  • PATCH: 200 OK
  • DELETE: 204 No Content

上面代码中，POST返回201状态码，表示生成了新的资源；DELETE返回204状态码，表示资源已经不存在。

此外，202 Accepted状态码表示服务器已经收到请求，但还未进行处理，会在未来再处理，通常用于异步操作。下面是一个例子。

HTTP/1.1 202 Accepted

{
  "task": {
    "href": "/api/company/job-management/jobs/2130040",
    "id": "2130040"
  }
}

2.3 3xx 状态码

API 用不到301状态码（永久重定向）和302状态码（暂时重定向，307也是这个含义），因为它们可以由应用级别返回，浏览器会直接跳转，API 级别可以不考虑这两种情况。

API 用到的3xx状态码，主要是303 See Other，表示参考另一个 URL。它与302和307的含义一样，也是"暂时重定向"，区别在于302和307用于GET请求，而303用于POST、PUT和DELETE请求。收到303以后，浏览器不会自动跳转，而会让用户自己决定下一步怎么办。下面是一个例子。

HTTP/1.1 303 See Other
Location: /api/orders/12345

2.4 4xx 状态码

4xx状态码表示客户端错误，主要有下面几种。

400 Bad Request：服务器不理解客户端的请求，未做任何处理。

401 Unauthorized：用户未提供身份验证凭据，或者没有通过身份验证。

403 Forbidden：用户通过了身份验证，但是不具有访问资源所需的权限。

404 Not Found：所请求的资源不存在，或不可用。

405 Method Not Allowed：用户已经通过身份验证，但是所用的 HTTP 方法不在他的权限之内。

410 Gone：所请求的资源已从这个地址转移，不再可用。

415 Unsupported Media Type：客户端要求的返回格式不支持。比如，API 只能返回 JSON 格式，但是客户端要求返回 XML 格式。

422 Unprocessable Entity ：客户端上传的附件无法处理，导致请求失败。

429 Too Many Requests：客户端的请求次数超过限额。

2.5 5xx 状态码

5xx状态码表示服务端错误。一般来说，API 不会向用户透露服务器的详细信息，所以只要两个状态码就够了。

500 Internal Server Error：客户端请求有效，服务器处理时发生了意外。

503 Service Unavailable：服务器无法处理请求，一般用于网站维护状态。

三、服务器回应

3.1 不要返回纯本文

API 返回的数据格式，不应该是纯文本，而应该是一个 JSON 对象，因为这样才能返回标准的结构化数据。所以，服务器回应的 HTTP 头的Content-Type属性要设为application/json。

客户端请求时，也要明确告诉服务器，可以接受 JSON 格式，即请求的 HTTP 头的ACCEPT属性也要设成application/json。下面是一个例子。

GET /orders/2 HTTP/1.1 
Accept: application/json

3.2 发生错误时，不要返回 200 状态码

有一种不恰当的做法是，即使发生错误，也返回200状态码，把错误信息放在数据体里面，就像下面这样。

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: application/json

{
  "status": "failure",
  "data": {
    "error": "Expected at least two items in list."
  }
}

上面代码中，解析数据体以后，才能得知操作失败。

这张做法实际上取消了状态码，这是完全不可取的。正确的做法是，状态码反映发生的错误，具体的错误信息放在数据体里面返回。下面是一个例子。

HTTP/1.1 400 Bad Request
Content-Type: application/json

{
  "error": "Invalid payoad.",
  "detail": {
     "surname": "This field is required."
  }
}

3.3 提供链接

API 的使用者未必知道，URL 是怎么设计的。一个解决方法就是，在回应中，给出相关链接，便于下一步操作。这样的话，用户只要记住一个 URL，就可以发现其他的 URL。这种方法叫做 HATEOAS。

举例来说，GitHub 的 API 都在 api.github.com 这个域名。访问它，就可以得到其他 URL。

{
  ...
  "feeds_url": "https://api.github.com/feeds",
  "followers_url": "https://api.github.com/user/followers",
  "following_url": "https://api.github.com/user/following{/target}",
  "gists_url": "https://api.github.com/gists{/gist_id}",
  "hub_url": "https://api.github.com/hub",
  ...
}

上面的回应中，挑一个 URL 访问，又可以得到别的 URL。对于用户来说，不需要记住 URL 设计，只要从 api.github.com 一步步查找就可以了。

HATEOAS 的格式没有统一规定，上面例子中，GitHub 将它们与其他属性放在一起。更好的做法应该是，将相关链接与其他属性分开。

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: application/json

{
  "status": "In progress",
   "links": {[    { "rel":"cancel", "method": "delete", "href":"/api/status/12345" } ,    { "rel":"edit", "method": "put", "href":"/api/status/12345" }  ]}
}

Socket 应用层的 (有2个socket 应用层socket 跟socket接口)

什么是socket,参考blog.csdn.net/pashanhu640…


socket简易的聊天室通信demo没有实现 （网络找一个看看）

如何保持长连接 参考 参考2:http的keep-alive跟tcp的keep-alive

http长连接(短连接是 三次握手通信了后 就执行了四次挥手，而长连接 通信了后继续保持连接)
socket的长链接框架 mars shark

tcp通信(简易)

public class SocketServer {

     public static void main(String ... args) throws IOException {
          //1 创建一个服务端的ServerSocket，指定一个端口，监听此端口
          ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(12346);
          //2 调用accept方法等待客户端连接
          System.out.println("调用accept之前。。。");
          Socket socket = serverSocket.accept();//会一直处于阻塞状态
          System.out.println("调用accept之后。。。");
          //3 连接后获取输入，输出流
          // 参考 https://blog.csdn.net/hskw444273663/article/details/85706136
          InputStream is =  socket.getInputStream();//读取客户端发过来的信息
          InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
          BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
          String data = null;
          while((data = br.readLine())!=null){
               System.out.println("客户端发送过来的信息: " + data);
          }
          //参考https://blog.csdn.net/zhuoni2013/article/details/56494681
          socket.shutdownInput();
          socket.close();
          serverSocket.close();


     }

}

public class SocketClient {
     public static void main(String ... args) throws IOException {
          // 1 创建一个客户端Socket 指定服务器的ip地址和端口
          Socket socket = new Socket("127.0.0.1",10065);
          // 2 获取输出流，向服务器发送信息
          OutputStream os = socket.getOutputStream();//向服务器写信息
          //PrintWriter和BufferedWriter的区别https://blog.csdn.net/lipr86/article/details/83993666
          //https://blog.csdn.net/lyb1832567496/article/details/52766152?utm_medium=distribute.pc_relevant
          // .none-task-blog-searchFromBaidu-7.channel_param&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant
          // .none-task-blog-searchFromBaidu-7.channel_param
          PrintWriter pw = new PrintWriter(os);//将输出流包装成打印流
          pw.write("Hello 服务器");
          pw.flush();
          //socket.shutdownOutput();//关闭输出流
//          socket.close();

     }
}

udp通信

public class UdpService {
     public static void main(String ... args) throws IOException {
          // 创建DatagramSocket 指定一个端口
          DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket(12307);

          byte[] bytes = new byte[1024];
          //消息数据报
          DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes,bytes.length);
          //这个receive方法会阻塞
          datagramSocket.receive(datagramPacket);

          System.out.println("接收到的数据： " + new String(datagramPacket.getData()));
          
     }
}

public class UdpClient {
     public static void main(String ... args) throws IOException {
             String msg = "Hello sevice";
          DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket();

          //创建datagramPacket发送信息
          DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(msg.getBytes(),msg.getBytes().length, InetAddress.getLocalHost(),12307);

          datagramSocket.send(datagramPacket);
     }
}
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