计算机网络概论

计算机网络基础

网络组成部分

• 主机：客户端和服务端
• 路由器
• 网络协议

网络结构：网络的网络

• 局域网
• 城域网
• 广域网

电路交换&分组交换

计算机网络中用的是分组交换

网络分层

• 应用层
• 传输层
• 网络层
• 链路层
• 物理层

协议

协议的存在依赖于连接

协议定义了再两个或多个通信实体之间交换的报文格式和顺序，以及报文发送和/或接受一条报文或其他事件所采取的动作。

标头和载荷

小结

• 网络组成部分：由主机，路由器，交换机等组成
• 网络结构：网络的网络
• 信息交换方式：电路交换和分组交换（计算机网络用的是分组）
• 网络分层：分层职责，物理层，链路层，网络层，传输层，应用层
• 网络协议：标头和载荷

Web中的网络

HTTP连接模型

HTTP1.1:无法多路复用

HTTP2:帧

HTTP2：帧带来的好处

• 调整响应传输的优先级
• 头部压缩
• Server Push

HTTP2:队头堵塞，但是在TCP上

HTTP2：3RTT启动

HTTP3:QUIC

HTTP3:QUIC-1RTT

HTTP3:QUIC-0RTT

CDN

CDN这个技术其实说起来并不复杂，最初的核心理念，就是将内容缓存在终端用户附近。

内容源不是远么？那么，我们就在靠近用户的地方，建一个缓存服务器，把远端的内容，复制一份，放在这里，不就OK了？

因为这项技术是把内容进行了分发，所以，它的名字就叫做CDN——Content Delivery Network，内容分发网络。

WebSocket

• 有状态的持久连接
• 服务端可以主动推送消息
• 用WebSocket发送消息的延迟比HTTP低

小结

• HTTP1 2 3的演进历史
• CDN解决了HTTP协议之外的问题
• WebSocket从HTTP协议升级而来

网络安全

三要素

• 机密性：攻击者无法获知通信内容
• 完整性：攻击者对内容进行篡改时能被发现
• 身份验证：攻击者无法伪装成通信双方的任意一方与另一方通信

对称加密和非对称加密

• 对称加密：加密，解密用同样的密钥
• 非对称加密；加密，解密使用不同的密钥（公钥和私钥），而且公钥加密只能用私钥解密，私钥加密只能用公钥解密

密码散列函数（哈希函数）

• 输入：任意长度内容
• 输出：固定长度哈希值
• 性质：找到两个不同的输入使之经过密码散列函数后有相同的哈希值，在计算上是不可能

机密性

• 加密需要加密算法和密钥等信息（统称为秘密信息）
• 网络是明文的，不安全的

完整性和身份验证

完整性和身份验证相互关联

• 向银行发起转账请求
• 银行需要确认
  • 这请求真的是我发起的
  • 目标账户和转账金额没有被篡改

如何实现机密性

• 已知：网络是明文的
• 如果双方可以通过明文通信商量出秘密信息，那么攻击者也可以
• 所以想要通过明文交换通信交换秘密信息，通信双方需要先有秘密信息

如何实现完整性

如何实现身份验证

HTTPS

HTTPS = HTTP + TLS

TLS = 身份验证 + 加解密

身份验证靠PKI

服务端身份验证靠PKI,客户端身份验证靠HTTP协议

小结

• 网络安全三要素：机密性，完整性和身份验证
• 在没有提前交换秘密信息的前提下，无法在不安全的信道交换秘密信息
• PKI保证了普通用户不需要“面对面”和根证书机构交换根证书
• HTTPS使用PKI完成了除客户端身份验证以外的特性，客户端身份验证靠HTTP协议实现