计算机网络概论

前言

• 计算机网络整体认识
• 网络协议分层认识
• http1，2，3
• cdn运行基本原理
• 网络安全的最基本原则 分析方法：自底向上，自顶向下

计算机网络基础

蟹堡王帝国

家庭路由器，服务器，isp路由器，企业路由器

网络基础

• 主机：提供/接收信息
• 路由器：转发信息
• 网络协议：提供统一格式

网络结构（网络的网络）：区域网络（一个本地网络）、城域网（多个本地网络）、广域网（多个城域网）

电路交换&分组交换 丢包：队列满的时候丢弃清空

网络分层（职责）：物理层-链路层-网络层（创建）-传输层（传输）-应用层（执行）

HTTP协议——语言：标头和载荷

• 链路层-本地帧头部；IP协议头部；
• 运输层-TCP协议头部
• 应用层-HTTP协议头部 ⬆没看懂

小结

• 网络组成部分
• 网络结构
• 信息交换方式
• 网络分层
• 网络协议

web中的网络

HTTP协议组成部分

HTTP协议：请求+协议

请求：起始行GET / HTTP/1.1：请求方法，资源路径，http版本

头部名称： ...（头部值）

响应：状态行HTTP/1.1 200 OK：HTTP版本，状态码，状态信息

头部名称： ...（头部值）

HTTP连接模型：服务器-TCP-HTTP

HTTP报文格式

优点：ascii形式展示，便于人类理解

问题：请求-响应模型：网络利用率不高，无法在一条连接上多路复用；请求头部和响应头部重复，重复发送无法压缩（cookie）

HTTP连接模型演变：短链接-涡轮式（帧）-管线——都无法解决队头堵塞

常用解决方法：建立多个HTTP连接，将请求建立在多个连接。建立连接成本巨大；请求数量超过连接数量时仍然需要排队。

HTTP1.1：无法多路复用

HTTP2：帧

• 1-3字节：载荷长度
• 4：类型
• 5：flags
• 6-9：第一位保留位，2-32位流ID
• 随后的字节都是载荷

好处：调整相应传输的优先级，头部压缩，server push

缺点：在TCP上队头堵塞（TCP丢包重传的特性）

解决方法：TCP连接需要一个RTT，TLS两个RTT。（延迟高）

HTTP3：QUIC

Quick UDP Internet Connection

优点：避免TCP队头堵塞，并将TLS作为自身的一部分，实现第一次只需要1RTT,第二次及以后不需要RTT

外部影响因素

• 无法突破物理极限
• 流量成本
• 服务器承载的网络容量是有限的

->解决方法：CDN（缓存分部服务器）DNS（域名解析系统）劫持

域名解析一般由网站自己代理，需要加速的域名交由CDN厂商进行IP处理，最终域名并不是在本地CDN，而是显示CDN厂商。

WebSocket（在HTTP协议基础上升级得到）

• 有状态的持久连接
• 服务端可以主动推送消息
• 延迟比HTTP低

与HTTP协议关系：在头部多出一个Upgrade: websocket\r\n

例子

小结

• HTTP 1 2 3
• CDN和DNS挟持
• WebSocket

网络安全

三要素：机密性、完整性、身份验证

秘密信息：加密算法和密钥

机密性

加密方式

对称加密和非对称加密：加密和解密使用的密钥是一个还是一对

密码散列函数（哈希函数）

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，在计算上不可能的

完整性和身份验证

完整性和身份验证相互关联。

如何实现

明文通信交换-秘密消息❌

秘密信息-明文通信交换√ ＋ 数字签名（PKI）

HTTPS

HTTPS=HTTP+TLS

TLS=身份验证（服务端PKI，客户端HTTP协议）+加解密

小结

• 网络安全三要素
• 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

没懂的点

• CDN和服务器？
• 链路层、运输层、应用层头部相关
• HTTP协议传输信息是否按照服务器-TCP-HTTP顺序进行？
• HTTP1短链接没有听懂
• HTTP2的好处没看懂
• RTT类似于钥匙，但是RTT是需要人工构建的吗？怎么构建？
• CDN：DNS劫持的理解是否正确？
• websocket的代码语法和解读