一、课程目标

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。

二、课程内容

1、网络基础

计算机组成内容：

• 主机
• 路由器
• 网络协议

网络结构：网络的网络

• 区域网
• 城域网
• 广域网

信息交换方式：

• 电路交换
• 分组交换

网络分层

• 物理层
• 链路层
• 网络层
• 运输层
• 应用层

协议：协议的存在依赖于连接。

• 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／或接受一条报文或其他事件所采取的动作。

2、Web中的网络

HTTP协议

帧

帧的结构

• 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

帧的好处

• 调整响应传输的优先级
• 头部压缩
• Server Push

WebSocket

好处

• 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

3、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

对称加密与非对称加密：

• 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等信息（统称为秘密信息）
• 网络是明文的，不安全

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

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+验证＋加解密
• 身份验证靠 PK
• 服务端身份验证靠PKI，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PKI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