一、 前言&课程介绍
1.课程目标和收益
建立对计算机网络的整体认知，对计算机网络中的各种概念（网络分层、网络协议、网络应用等）有初步的理解。进而可以在后续工作中高效解决网络问题。
2.课程介绍
（1）通过一个示例建立对计算机网络的整体认识
（2）建立对网络协议分层的认知
（3）分析 HTTP 1、2、3的关系
（4）介绍 CDN 运行的基本原理
（5）了解网络安全的最基本原则
3.分析方法
（1）自底向上
① 从简单开始，逐渐变复杂
②将模块逐步拼凑成一个系统
（2）自顶向下
① 从复杂开始，逐渐变简单
②从复杂的系统入手，拆分为模块问题
二、蟹堡王帝国
蟹堡王建立考虑的各个方面，帝国建立由基础起步，对于用户需求进行获取，并进行核对；对于发展过程中遇到的事要尽快解决，找到一个快、有、利的方法；
三、计算机网络基础
1.网络组成部分
（1）主机：客户端与服务端 （2）路由器 （3）网络协议
2.网络结构：网络的网络
（1）比奇堡和小区网络：本地网络
（2）北京和上海分店+比奇堡：三个本地网络节点的网络
（3）全国通信网络：本地网络的网络
（4）区域网络、城域网和广域网
3.电路交换&分组交换
（1）电路交换：章鱼哥前台接听电话，不能连接过多用户
（2）分组交换：传真，不会限制电路连接，也不会抑制资源的带宽，分组后可以加入输出队列。
4.网络分层
网络分层：分清职责、物理层 、链路层、网络层、运输层和应用层
（1）快递员不关心包裹内容
（2）卡车司机不关心车厢里拉的是什么
（3）高速公路不关心开的什么车
主要学习网络层、运输层、应用层 （上一层不关心下一层的内容）
5.协议
协议的存在依赖于连接。 72 101 108 108 111 44 32 87 111 114 108 100 33
H e l l o , W o r l d !
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/或接受一条报文或其他事件所采取的动作。
6.标头和载荷
（1）收件人、寄件人关注：
收件地址、寄件地址
收件人、寄件人的姓名和电话
包裹内容
（2）快递公司关注
收件人、寄件人关注的东西
该由哪个集散点发出，哪个集散点收
哪个网点派送
HTTP协议示例
（1）链路层-本地帧头部 （2）链路层-IP协议头部
（3）运输层-TCP协议头部 （4）应用层-HTTP协议头部
TCP协议格式
四、Web中的网络
HTTP协议
HTTP连接模型：队头堵塞
HTTP1.1:无法多路复用
//main.js
console.log('hello world');
/*style.css*/
body{
color:red;
}
body{
console.log('hello world')
color:red;
}
HTTP2:帧
前三个字节：载荷长度
第四个字节：类型
第五个字节：类型对应的Flags
第六到第九字节： 第1位：保留位，第2-32位：流ID，随后的8192字节：载荷
HTTP2:帧带来的额外好处
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
（1）TCP 包0：包含了 (包含了 style.css的第 1行内容)的 HTTP 2 的帧
（2）TCP 包1：包含了（包含了main.js 的全部内容)的HTTP 2 的帧TCP 包 2：包含了(包含了 style.css 的第 2 行内容)的 HTTP 2的帧
（3）TCP 包 3：包含了 (包含 style.css 的第3行内容) 的 HTTP 2的帧
HTTP 2：3 RTT 启动
- HTTP客户端：我要和大哥说话！
- TCP客户端默默对 HTTP客户端说，我知道你很急，但你先别急。
- TCP 客户端：嗨！服务端，你在吗？
- TCP 服务端：嗨！客户端，我在，你在吗？
- TLS 客户端：Hello！能给我把钥匙吗？
- TLS 服务端：Hello！给！你的钥匙！
- HTTP 客户端：终于到我了，我要 index.html!
HTTP 3：QUIC
- Quick UDP Internet Connection
- 现存网络设备对TCP 和UDP支持已经僵化
- UDP不靠谱但是 QUIC 靠谱
- QUIC 可以为除 HTTP协议以外的应用层协议提供支持
CDN：DNS 劫持
- 域名解析 般由网站自己处理
- 要加速的域名则重定向到 CDN)商的域名解析服务处理
- CDN 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
WebSocket（从HTTP协议升级而来）
- 有状态的持久连接
- 服务端可以主动推送消息
- 用WebSocket发送消息延迟比HTTP 低
五、网络安全
1.三要素
- 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
2.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：I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
3.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
4.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
- 怎么在不安全的信道交换秘密信息?
5.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
5.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
6.如何实现完整性
（1）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 **
（1）有明文 m，密码散列函数H
（2）计算H(m)获得哈希值 h
（3）将m和h 组合成新信息 m + h
（4）接收方拆分 m+ h，重新计算H(m)得h'，对比h’和h
（5）有明文m，密码散列函数H，以及一个密钥s
（6）计算 H(m + s)获得哈希值 h
（7）将m 和h 组合成新信息m+h
（8）接收方拆分 m+ h，重新计算H(m+s)得h'，对比h'和h
（9）所以想要实现完整性，通信双方需要先有秘密信息
7.如何实现身份验证
- 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
8.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PKI，客户端身份验证靠 HTTP协议。
- 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PKI，客户端身份验证靠 HTTP 协议。
