计算机网络概论：通过蟹堡王了解计算机网络的运行机制
Date: April 13, 2023
课程介绍：
可以对着最后的思维导图梳理其中的重点知识
课程目标：
通过一个示例建立对计算机网络的整体认识
建立对网络协议分层的认知
分析 HTTP 1、2、3的关系
介绍CDN 运行的基本原理
了解网络安全的最基本原则
分析方法：
自底向上：
- 从简单开始，逐渐变复杂
- 将模块逐步拼凑成一个系统
自顶向下：
- 从复杂开始，逐渐变简单
- 从复杂的系统问题入手，拆分为模块问题
蟹堡王帝国：
计算机网络基础：
基础小结：
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（区域网络→城域网→广域网）
信息交换方式：电路交换和分组交换
电路交换特点：预先设定线路；专线占用，他人不能用；稳定性好
分组交换：不需要预先设定网络；不用专线占用；稳定性不比电路交换
网络分层：分清职责，降低成本。 物理层、链路层、网络层、运输层和应用层
网络协议：协议 与 标头和载荷
协议：协议定义了在两个或多个通信实体之问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：包含原地址、目的地址等
载荷：需要运输的信息
Web中的网络：
HTTP协议：
HTTP 2: 帧
解决多路复用
总结：HTTP2 解决多路复用问题
小结：
HTTP123的演进历史
CDN解決了 HTTP 协议之外的问题
WebSocket 从 HTTP 协议升级而来
网络安全：
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
网络安全：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
网络安全：密码散列函数（哈希函数）
输入：任意长度的内容
输出：固定长度的哈希值
性质：找到两个不同的输入使之经过密码散列西数后有相同的哈希值，在计算上是不可能的
网络安全：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
网络安全：完整性和身份验证
完整性和身份验证相互关联。
- 蟹老板向银行发起了转账请求
- 银行需要确认
- 这个请求真的是蟹老板发起的
- 目标账户和转账金额没有被篡改
网络安全：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
所以想要通过明文通信交换秘密信息，通信双方需要先有秘密信息
网络安全：如何实现完整性
密码散列函数性质：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，在计算上是不可能的
有明文m，密码散列函数H
计算H(m)获得哈希值h
将 m 和 h 组合成新信息 m+h
接收方拆分 m + h，重新计算 H(m）得h‘，对比h'和h
有明文m，密码散列函数H，以及一个密钥s
计算H(m +s) 获得哈希值h
将m 和h组合成新信息m＋h
接收方拆分 m十h，重新计算 H(m十s)得h，对比h'和h
所以想要实现完整性，通信双方需要先有秘密信息
**总结：**通过哈希算法来对信息进行加密
网络安全：如何实现身份验证
签名：用于鉴别身份和防止伪造
非对称加密性质：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
蟹老板用自己的私钥对信件进行加密，并发送给海绵宝宝
海绵宝宝使用蟹老板的公钥进行解密，获得原文
保证了机密性、完整性和身份验证
数字签名：对明文内容的哈希值使用私钥加密，验证者使用公钥验证
数字签名（指纹）二私钥加密（密码散列函数（原文））
消息=原文＋数字签名
一般用于对公开内容（如包含公钥的证书）进行数字签名，防止篡改
可信的人验证蟹老板的公钥
那谁验证可信的人的公钥？
根证书是证书链的尽头
验证的一连串证书称为证书链
分发证书、验证证书的基础设施称为 PKI, Public Key Infrastructure
所以想要实现身份验证，通信双方需要先有秘密信息，即根证书中的公钥
网络安全：HTTPS
把 HTTP 的明文换成密文，再验证身份，即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 PKl，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 PK1 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
