1.概述

1.1分析方法

• 自底向上：从简单开始，逐渐复杂；将模块逐步拼凑成一个系统

• 自顶向下：从复杂开始，逐渐简单；将复杂系统问题拆分为模块问题

2.蟹堡王的例子（自底向上）

2.1当前要完成的目标

• 在比奇堡开通外卖
• 在北京和上海开分店
• 在全国开分店并开通外卖

2.2隐性需求

• 蟹老板需要知道分店的销售数据

2.3第一阶段：在比奇堡开通外卖

• 目前问题：章鱼哥在同一时间只能处理一位顾客的信息，即接收信息后还需要整理、确认并记录一遍信息
• 在不增加前台的情况下我们发现，一个外卖流程的成功首先需要顾客具有一样基础能力，即能够联系到蟹堡王，同时提供三样信息：谁吃？吃啥？送到哪里？
• 于是乎我们让珊迪为比奇堡居民提供了传真机，虽然我们单一时间只能打印一张订单，但是我们可以在同一时间接收多个订单。

2.4第二阶段：在北京和上海开分店

• 我们先在两地各开了一家分店后，并建立了直通的通信线路，以此来完成分店与主店之间的信息传递

2.5第三阶段：在全国开分店并开通外卖

• 在我们发现销售量提升后，我们同一地区多开了分店，但这些分店同样需要完成与主店之间的信息传递，为了节约线路成本，我们通过大分店进行中转信息，并记录详细的地址，实现信息的准确传递。
• 随着我们继续的扩张，我们希望在不同地区同样开设分店，为了尽可能节约成本，我们将上海和北京的最大分店作为中转点，所有发往比奇堡的信息都通过这个枢纽进行发送，所有地区的结点都能成为枢纽，减少建设通信线路的成本

2.6小结

• 类似结构

  • 顾客：客户端
  • 分店：服务端
  • 小区转发点和城市转发分店：路由器
  • 转发表格：网络协议

• 核心思想

  • 信息的准确性和规范性

  • 两点之间存在通路

  • 多条通路的交点承载能力较强

3.计算机网络基础

3.1网络组成部分

• 主机：提供和接收信息

  • 客户端
  • 服务端

• 路由器：转发主机之间的信息

• 网络协议：统一格式

3.2电路交换&分组交换

• 电路交换

  • 需要先建立连接
  • 带宽占用
  • 资源浪费

• 分组交换

  • 不会预留资源
  • 队列满后丢弃新的分组
  • 报文分组

3.3网络分层

• 物理层->链路层->网络层->运输层->应用层

3.4协议

• 前提：两个实体之间能够相互交换信息
• 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，标准

3.5表头和载荷

• 标头：收发信息

• 载荷：内容

• http示例

  • null/loopback：链路层-本地帧头部

  • Internet protocol version 6：链路层-IP协议头部

    • ip版本
    • 源ip地址
    • 目标ip地址

  • Transmission control protocol：运输层-TCP协议头部

    • 源端口号
    • 目标端口号
    • 序列号
    • 头部长度
    • 载荷信息
    • 载荷长度信息

  • Hypertext transfer protocol：应用层-HTTP协议头部

    • 请求信息get/post

• 报文=内容层头+ip协议头+tcp协议头+http协议头+http正文

• tcp协议格式：网上搜可以找到图

4.Web中的网络

4.1HTTP协议

• http1.1：无法多路复用

• http2：将多个请求拆分到帧里面，标识数据包

  • 格式

    • 第1-3个字节：载荷长度
    • 第4字节：类型
    • 第5字节：类型对应的标志位
    • 第6-9字节：1位保留位，2-32位：流ID
    • 随后的8192字节：载荷

  • 好处

    • 调整响应传输的优先级
    • 头部压缩
    • Server push

  • 仍存在的问题

    • 在TCP上队头堵塞
    • 3RTT(Round-Trip Time)，往返时延。

• http3：quic

  • 第一次1RTT
  • 将两次握手组合
  • 第二次0RTT

4.2CDN

• 物理层面

• CDN的全称是Content Delivery Network，即内容分发网络。

• 按照地理位置安排服务器的位置

• DNS劫持

  • 域名解析一般由网站自己处理
  • 要加速文档域名则重定向到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

• 拉策略，推策略

4.3WebSocket

• 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

5.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

• 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

• 机密性

  • 加密需要加密算法和密钥
  • 网络是明文的

• 完整性和身份验证

  • 完整性：双方要具有秘密信息

  • 如何实现身份验证

    • 非对称加密

    • 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=私钥加密
      • 消息=原文+数字签名

    • 可信行验证

      • 根证书，证书链，PKI

• Https

  • 把明文换成密文，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