第一讲：计算机网络概论
01前沿&课程介绍
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（从底层基础开始）
- 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（从实际需求开始向下解释）
02蟹堡王帝国
小目标：蟹老板想赚一个“小目标”
三步走：1.在比奇堡开通外卖2.在北京上海开分店3.在全国开分店并开通外卖
随着分店建设的还有通信网络（信息传递）
- 在比奇堡开通外卖：
问题：信息处理不及时，经过统计出现3个重点问题：（谁吃，吃什么，送到哪）
| 谁吃 | 派大星 |
|---|---|
| 吃什么 | 百事可乐 |
| 送到哪 | 石头屋 |
当有传真之后解决了信息处理问题
- 北京和上海分店
通过通信线路（分店-比奇堡）获取信息，目前出现两家分店
更多分店通信线路（更多分店-分店-比奇堡）分店承担了转化功能
| 来自 | 中行蟹堡王 |
|---|---|
| 发往 | 比奇堡蟹堡王 |
| 信息 | 今日销售1000000个百事可乐 |
外卖问题：如果每个人都拉一条到分店的线就要很多钱，所以就把每个小区设置一个点，每个人拉到小区点上
类比：
- 蟹堡王顾客：客户端
- 蟹堡王分店：服务端
- 小区转发点和蟹堡王城市转发分店：路由器
- 转发表格：网络协议
03计算机网络基础
1.网络组成部分
主机：客户端和服务端（提供信息或接受信息）
路由器（转发主机之间的信息）
网络协议（提供统一的格式，方便路由器或主机对信息进行解码和编码）
2.网络结构：网络的网络
- 比奇堡和小区网络：本地网络
- 上海和北京分店+比奇堡：三个本地网络节点的网络
- 全国通信网络：本地网络的网络
- 区域网络、城域网和广域网
信息交换方式：电路交换&分组交换
3.网络分层
- 快递员不关心包裹内容
- 卡车司机不关心车厢里拉什么
- 高速公路不关心开的什么车
4.协议
协议的存在依赖于链接
协议定义了在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/或接受一条报文火其他时间所采取的动作
Null/Loopback#帧是本机，源地址和目标地址都是本机
5.TCP协议格式
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
- 网络分层：分清职责，物理层、链路层、网络层、运输层和应用层
- 网络协议：标头和载荷
真正的载荷是最后几个字节
04Web中的网络
红色的是请求，蓝色的是响应
http模型：请求、响应模型（网络利用率不高，无法在一条请求中插入另一种请求）
http1:请求、响应，无法多路复用
http2:帧
http2帧带来的额外好处：
- 调整相应传输的优先级
- 头部压缩
- Server Push
http2:队头堵塞，但是在TCP上
http3:QUIC
UDP不管丢包
QUIC比较靠谱
QUIC第二次可以化简流程
服务器可以成熟的流量是有限的
CDN：
CDN最多跳两次
CDN：DNS劫持
- 域名解析一般有网站自己处理
- 要加速的域名则重定向到CDN厂商的域名解析服务处理
- CDN厂商根据来源确定最近的CDN服务器的IP
- 用户直接访问最近的CDN服务器
大型站点使用策略：只在CDN服务器上维护部分内容，但是这部分内容满足大部分用户需求
- 拉策略
- 默认情况下什么都不做
- 谁需要了先看仓库有没有
- 有就直接给
- 没有就等着去弄
- 隔几天：丢掉弄来的
2.推策略
- 给指令今天存这些，明天存那些
- 谁需要先看仓库有没有
- 有就直接给
- 没有就现去弄
- 然后给指令删除部分
WebSocket
有状态的持久链接
服务端可以主动推送信息
延迟比HTTP低
05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），公钥加密只能用私钥解密，反之相同
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函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：如何实现机密性
- 已知：网络是明文的
- 如果双方可以通过铭文信息商量出秘密信息，那么攻击者也可以
- 所以如果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
所以如果有一个密钥s
想要实现完整性，通信双方需要先有秘密信息
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
- 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）=私钥加密（密码散列函数（原文））
- 信息=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
- 可信的人验证发信人的公钥
- 谁验证颗心的人的公钥？
- 根证书是证书链的尽头
- 验证的一连串证书成为证书链
- 分发证书、验证证书的基础设施成为PKI
- 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的明文换成蜜文，在验证身份，即HTTPS
HTTPS=HTTP+TLS
TLS=身份验证+加解密
身份验证考PKL
服务端身份验证考PKLI，客户端身份验证考HTTP协议!
