day2 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)

參考

基礎(chǔ)知識(shí)

OSI七層模型及其功能

OSI模型
  • 物理層：負(fù)責(zé)最后將信息編碼成電流脈沖或其他信號(hào)用于網(wǎng)上傳輸
  • 數(shù)據(jù)鏈路層：通過物理網(wǎng)絡(luò)鏈路層提供數(shù)據(jù)傳輸，不同的數(shù)據(jù)鏈路層定義了不同的網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議特征，其中包括物理編址，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，錯(cuò)誤驗(yàn)證，數(shù)據(jù)幀序列等
  • 網(wǎng)絡(luò)層：負(fù)責(zé)在源和終點(diǎn)之間建立連接
  • 傳輸層：向高層提供可靠的端到端的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流服務(wù)
  • 會(huì)話層：會(huì)話層建立，管理，和終止表示層與實(shí)體之間的通信會(huì)話
  • 表示層：提供多種功能用于應(yīng)用層數(shù)據(jù)編碼和轉(zhuǎn)化，以確保以一個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用層發(fā)送的信息可以被另一個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用層識(shí)別

  • 應(yīng)用層：包括文件的傳輸、訪問及管理協(xié)議(FTAM) ,以及文件虛擬終端協(xié)議(VIP)和公用管理系統(tǒng)信息(CMIP)等;
    常見的應(yīng)用層協(xié)議：


    常見的應(yīng)用層協(xié)議

5層協(xié)議

  • 物理層
  • 鏈接層：在物理層上
    • 協(xié)議：以太網(wǎng)協(xié)議規(guī)定了電信號(hào)的分組方式
    • mac地址
    • 廣播（局限于子網(wǎng)）
  • 網(wǎng)絡(luò)層：建立一個(gè)主機(jī)到主機(jī)的鏈接，能夠區(qū)分哪些MAC地址屬于同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)，使得我們能夠區(qū)分不同的計(jì)算機(jī)是否屬于同一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)
    • ip協(xié)議
    • ip數(shù)據(jù)包
    • arp協(xié)議，能夠從IP地址得到MAC地址
  • 傳輸層：建立一個(gè)端口到端口的鏈接
  • 應(yīng)用層：規(guī)定應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)格式

TCP/UDP協(xié)議

UDP數(shù)據(jù)包

四層協(xié)議

  • 網(wǎng)絡(luò)接口層：用于協(xié)作IP數(shù)據(jù)在已有網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)上傳輸?shù)膮f(xié)議
  • 網(wǎng)間層：網(wǎng)間層對(duì)應(yīng)于 OSI 七層參考模型的網(wǎng)絡(luò)層，本層包含 IP 協(xié)議、RIP 協(xié)議(Routing Information Protocol,路由信息協(xié)議),負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的包裝、尋址和路由。同時(shí)還包含網(wǎng)間控制報(bào)文協(xié)議(Internet Control Message Protocol,ICMP)用來??供網(wǎng)絡(luò)診斷信息；
  • 傳輸層：傳輸層對(duì)應(yīng)于 OSI 七層參考模型的傳輸層,它??供兩種端到端的通信服務(wù)。其中 TCP 協(xié)議(Transmission Control Protocol)提供可靠的數(shù)據(jù)流運(yùn)輸服務(wù),UDP 協(xié)議(Use Datagram Protocol)提供不可靠的用戶數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)。
  • 應(yīng)用層：應(yīng)用層對(duì)應(yīng)于 OSI 七層參考模型的應(yīng)用層和表達(dá)層；

TCP/IP 協(xié)議族常用協(xié)議

  • 應(yīng)用層：TFTP，HTTP，SNMP，F(xiàn)TP，SMTP，DNS，Telnet 等等
  • 傳輸層：TCP，UDP
  • 網(wǎng)絡(luò)層：IP，ICMP,OSPF,EIGRP,IGMP
  • 數(shù)據(jù)鏈路層：SLIP,CSLIP,PPP,MTU

各種協(xié)議簡(jiǎn)單介紹

  • IP(Internet Protocol,網(wǎng)際協(xié)議):IP 定義了 TCP/IP 的地址,尋址方法,以及路由規(guī)則;IP 地址由兩部分組成,即網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào);IPv6 是為了解決 IPv4 地址耗盡和其它一些問題而研發(fā)的最新版本的 IP。使用 128 位 整數(shù)表示地址
  • ICMP(Internet Control Message Protocol,網(wǎng)絡(luò)控制消息協(xié)議):是 TCP/IP 的 核心協(xié)議之一,用于在 IP 網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送控制消息,提供通信過程中的各種問題反饋
  • TCP(TransmissionControlProtocol,傳輸控制協(xié)議):是一種面向連接的,可靠的, 基于字節(jié)流傳輸?shù)耐ㄐ艆f(xié)議。
  • UDP(UserDatagramProtocol,用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議):是一個(gè)面向數(shù)據(jù)報(bào)的傳輸層協(xié) 議
  • ECHO(EchoProtocol,回聲協(xié)議):是一個(gè)簡(jiǎn)單的調(diào)試和檢測(cè)工具。服務(wù)器器會(huì) 原樣回發(fā)它收到的任何數(shù)據(jù),既可以使用 TCP 傳輸,也可以使用 UDP 傳輸。使用 端口號(hào) 7 。
  • DHCP(DynamicHostConfigrationProtocol,動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議):是用于局域 網(wǎng)自動(dòng)分配 IP 地址和主機(jī)配置的協(xié)議?？梢允咕钟蚓W(wǎng)的部署更加簡(jiǎn)單。
  • DNS(DomainNameSystem,域名系統(tǒng))是互聯(lián)網(wǎng)的一項(xiàng)服務(wù),可以簡(jiǎn)單的將用“.” 分隔的一般會(huì)有意義的域名轉(zhuǎn)換成不易記憶的 IP 地址。
  • FTP(FileTransferProtocol,文件傳輸協(xié)議)是用來進(jìn)行文件傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)協(xié)議。
  • TFTP(Trivial File Transfer Protocol,簡(jiǎn)單文件傳輸協(xié)議)是一個(gè)簡(jiǎn)化的文 件傳輸協(xié)議,其設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單,通過少量存儲(chǔ)器就能輕松實(shí)現(xiàn),所以一般被用來通 過網(wǎng)絡(luò)引導(dǎo)計(jì)算機(jī)過程中傳輸引導(dǎo)文件等小文件;
  • SSH(SecureShell,安全Shell),因?yàn)閭鹘y(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)程序比如TELNET本質(zhì)上都極不安全,明文傳說數(shù)據(jù)和用戶信息包括密碼,SSH 被開發(fā)出來避免這些問題, 它其實(shí)是一個(gè)協(xié)議框架,有大量的擴(kuò)展冗余能力,并且提供了加密壓縮的通道可以 為其他協(xié)議使用。
  • POP(PostOfficeProtocol,郵局協(xié)議)是支持通過客戶端訪問電子郵件的服務(wù), 現(xiàn)在版本是 POP3,也有加密的版本 POP3S。協(xié)議使用 TCP,端口 110。
  • SMTP(Simple Mail Transfer Protocol,簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議)是現(xiàn)在在互聯(lián)網(wǎng) 上發(fā)送電子郵件的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。使用 TCP 協(xié)議傳輸,端口號(hào) 25。
  • HTTP(HyperTextTransferProtocol,超文本傳輸協(xié)議)是現(xiàn)在廣為流行的WEB 網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ),HTTPS 是 HTTP 的加密安全版本。協(xié)議通過 TCP 傳輸,HTTP 默認(rèn) 使用端口 80,HTTPS 使用 443。

TCP協(xié)議建立連接和終止連接的過程？

建立連接：

1、服務(wù)器端必須做好準(zhǔn)備接受外來的連接。這通常通過 socket(), bind(), listen() 三個(gè)函數(shù)來完成的。我們稱之為 被動(dòng)打開(passive open).
2、客戶端通過調(diào)用connect發(fā)起主動(dòng)打開(active open)。這導(dǎo)致客戶端TCP發(fā)送SYN同步分節(jié)。它告訴服務(wù)器客戶端在(待建立的)連接中發(fā)送的數(shù)據(jù)的初始化序列號(hào)。通用SYN分節(jié)不攜帶數(shù)據(jù)，
3、服務(wù)器必須確認(rèn)(ACK) 客戶端的SYN，同時(shí)自己也得發(fā)送一個(gè)SYN分節(jié)，它含有服務(wù)器將在統(tǒng)一連接中發(fā)送的數(shù)據(jù)的初始化序號(hào)。服務(wù)器在單個(gè)分節(jié)中發(fā)送SYN和對(duì)客戶端SYN的ACK確認(rèn)。
4、客戶端必須確認(rèn)服務(wù)器的SYN。

三次握手

連接終止：

1、某個(gè)應(yīng)用程序首先調(diào)用close，主動(dòng)關(guān)閉(active close) 該端的TCP于是發(fā)送一個(gè)FIN分節(jié)，表示數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。
2、接收到這個(gè)FIN的對(duì)端執(zhí)行被動(dòng)關(guān)閉(passive close)。這個(gè)FIN是TCP確認(rèn)。它的接收也作為一個(gè)文件結(jié)束符(end of file) 傳遞給接收端的應(yīng)用程序(放在排隊(duì)等候應(yīng)用進(jìn)程接收的任何其他數(shù)據(jù)之后)，因?yàn)镕IN的接收意味著接收端應(yīng)用程序在相應(yīng)連接上再無額外數(shù)據(jù)可以接收。
3、一段時(shí)間以后，接收到這個(gè)文件結(jié)束符的應(yīng)用進(jìn)程將調(diào)用close關(guān)閉它的套接字。這導(dǎo)致它的TCP也發(fā)送一個(gè)FIN。
4、接收這個(gè)最終FINd額原發(fā)送端TCP(即執(zhí)行主動(dòng)關(guān)閉的一端)確認(rèn)這個(gè)FIN

四次揮手

區(qū)別：

TCP ：傳輸控制協(xié)議。
a、面向連接，靠三次握手來完成
b、速度相對(duì)較慢，因?yàn)檫B接的過程會(huì)耗時(shí)間和資源
c、可靠的協(xié)議，數(shù)據(jù)不會(huì)丟失
d、數(shù)據(jù)大小沒有限制
e、耗用系統(tǒng)資源相對(duì)較多
UDP：用戶數(shù)據(jù)報(bào)文協(xié)議
a、面向無連接的
b、高效的、速度快
c、不可靠的協(xié)議，容易丟失數(shù)據(jù)
d、數(shù)據(jù)包大小有限制，小于64K
e、耗用系統(tǒng)資源相對(duì)較少

HTTP

  • HTTP：HyperText Transfer Protocol 超文本傳輸協(xié)議，處于應(yīng)用層，基于請(qǐng)求響應(yīng)模式，無狀態(tài)（對(duì)以前的連接無記憶）協(xié)議。

URL與URI的區(qū)別

  • URL:Uniform Resource Location 統(tǒng)一資源定位器，就是常說的網(wǎng)頁(yè)地址。組成部分：協(xié)議；存有該資源的主機(jī)IP地址；主機(jī)資源的具體地址，強(qiáng)調(diào)的是路徑
  • URI:uniform resource identifier 統(tǒng)一資源表示符，用來唯一的表示一個(gè)資源,包括三個(gè)組成部分：訪問資源的命名機(jī)制；存放資源的主機(jī)名；資源本身的名稱，有路徑表示，著重強(qiáng)調(diào)與資源。例：file://a:1234/b/c/d.txt

http1.0月http1.1的區(qū)別

  • http1.0所做的優(yōu)化：
    • 帶寬問題
    • 延遲問題：1，瀏覽器阻塞：瀏覽器對(duì)于同一個(gè)域名，同時(shí)只能有4個(gè)連接；2.DNS查詢：瀏覽器需要知道目標(biāo)服務(wù)器的IP才能建立連接；3.建立連接：三次握手
  • 具體區(qū)別：1.緩存處理；2.帶寬處理及網(wǎng)絡(luò)連接的使用；3.host頭處理;4.長(zhǎng)連接

http1.1和http1.0存在的問題

  • http1.0在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，每次都需要重新建立連接，無疑增加了大量的延遲時(shí)間
  • http1.x在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，所有傳輸?shù)膬?nèi)容都是明文，客戶端和服務(wù)端都無法驗(yàn)證對(duì)方的身份
  • http1.1在使用時(shí)，header里攜帶的內(nèi)容過大，在一定程度行增加了傳輸?shù)某杀?/li>
  • 雖然http1.1支持了keep-alive，來彌補(bǔ)多次創(chuàng)建連接產(chǎn)生的延遲，但是keep-alive使用多了同樣會(huì)給服務(wù)端帶來大量的性能壓力

cookie和session

Cookie：Cookie技術(shù)是客戶端的解決方案，Cookie就是由服務(wù)器發(fā)給客戶端的特殊信息，而這些信息已文本文件的方式存放在客戶端，然后客戶端每次向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求的時(shí)候都會(huì)帶上這些特殊的信息

Cookie,彌補(bǔ)http的無狀態(tài)

Session:是另一種記錄客戶端狀態(tài)的機(jī)制，不同的是Cookie保存在客戶端瀏覽器中，而Session保存在服務(wù)器上。客戶端瀏覽器訪問服務(wù)器的時(shí)候，服務(wù)器吧客戶端信息已某種形式記錄在服務(wù)器上。

session的工作原理
1.創(chuàng)建session
2.創(chuàng)建Session的同時(shí)，服務(wù)器會(huì)為該Session生成唯一的Session id
3.在Session被創(chuàng)建之后，就可以調(diào)用Session相關(guān)的方法往Session中增加內(nèi)容
4.當(dāng)客戶端再次發(fā)送請(qǐng)求的時(shí)候，會(huì)將這個(gè)Session id帶上，服務(wù)器接收到請(qǐng)求之后就會(huì)依據(jù)Session id找到相應(yīng)的Session

區(qū)別

  • 存放位置不同
  • 存取方式的不同
  • 安全性的不同
  • 有效期上的不同
  • 對(duì)服務(wù)器造成的壓力不同

HTTP與HTTPS的區(qū)別

https架構(gòu)圖
https協(xié)議包

HTTPS = HTTP + SSL/TLS,HTTPS使用SSL/TLS進(jìn)行加密，這既是它的優(yōu)點(diǎn)也是它的缺點(diǎn)，加密使HTTPS的安全性大大提高，但是加密的過程也導(dǎo)致通信過程中性能的下降。

HTTPS中SSL/TLS加密的握手過程

握手過程

以下的C代表Client客戶端，S代表Server服務(wù)端。
1.C告訴S：協(xié)議版本號(hào)，支持的加密方法，以及自己生成的隨機(jī)數(shù)
2.S確認(rèn)加密方法，給C方松證書和自己產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)
3.C確認(rèn)證書有效性，產(chǎn)生新的隨機(jī)數(shù)，并使用數(shù)字證書中的公鑰加密隨機(jī)數(shù)，發(fā)送給S
4.S使用對(duì)應(yīng)的私鑰解密得到C發(fā)過來的隨機(jī)數(shù)
5.C和S使用約定的加密方法，使用前面的三個(gè)隨機(jī)數(shù)，生成對(duì)話密鑰，然后用此密鑰加密接下來的整個(gè)對(duì)話過程
總的來說，整個(gè)過程就是使用非對(duì)稱加密算法交換“對(duì)話中要使用的對(duì)稱加密算法的密鑰”，然后使用對(duì)稱加密算法進(jìn)行對(duì)話。

相關(guān)加密算法

  • 對(duì)稱加密：共享密鑰加密，對(duì)稱密鑰在加密和解密的過程中使用的密鑰是相同的，常見的對(duì)稱加密算法有DES，3DES，AES，RC5，RC6。優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算速度快，缺點(diǎn)是密鑰需要 字啊通訊的兩端共享
  • 非對(duì)稱加密：公開密鑰加密，服務(wù)端會(huì)生成一對(duì)密鑰，一個(gè)私鑰保存在服務(wù)端，僅自己知道，另一個(gè)是公鑰，公鑰可以自由發(fā)布供任何人使用
  • 數(shù)字簽名
  • 數(shù)字證書

HTTP 報(bào)文

  • 請(qǐng)求報(bào)文

一個(gè)HTTP請(qǐng)求報(bào)文由請(qǐng)求行（request line）、請(qǐng)求頭部（header）、空行和請(qǐng)求數(shù)據(jù)4個(gè)部分組成


http請(qǐng)求報(bào)文一般格式
  • 響應(yīng)報(bào)文

HTTP響應(yīng)也由三個(gè)部分組成，分別是：狀態(tài)行、消息報(bào)頭、響應(yīng)正文。
＜status-line＞
＜headers＞
＜blank line＞
[＜response-body＞]

常見響應(yīng)類別

1xx：指示信息--表示請(qǐng)求已接收，繼續(xù)處理。
2xx：成功--表示請(qǐng)求已被成功接收、理解、接受。
3xx：重定向--要完成請(qǐng)求必須進(jìn)行更進(jìn)一步的操作。
4xx：客戶端錯(cuò)誤--請(qǐng)求有語(yǔ)法錯(cuò)誤或請(qǐng)求無法實(shí)現(xiàn)。
5xx：服務(wù)器端錯(cuò)誤--服務(wù)器未能實(shí)現(xiàn)合法的請(qǐng)求。

常見響應(yīng)碼

200 OK：客戶端請(qǐng)求成功。
400 Bad Request：客戶端請(qǐng)求有語(yǔ)法錯(cuò)誤，不能被服務(wù)器所理解。
401 Unauthorized：請(qǐng)求未經(jīng)授權(quán)，這個(gè)狀態(tài)代碼必須和WWW-Authenticate報(bào)頭域一起使用。
403 Forbidden：服務(wù)器收到請(qǐng)求，但是拒絕提供服務(wù)。
404 Not Found：請(qǐng)求資源不存在，舉個(gè)例子：輸入了錯(cuò)誤的URL。
500 Internal Server Error：服務(wù)器發(fā)生不可預(yù)期的錯(cuò)誤。
503 Server Unavailable：服務(wù)器當(dāng)前不能處理客戶端的請(qǐng)求，一段時(shí)間后可能恢復(fù)正常，舉個(gè)例子：HTTP/1.1 200 OK（CRLF）。

Http的get和post方法的區(qū)別什么？

get方法：

原理上：主要用來獲取或者查詢資源信息。就是說不修改信息
表面上：
a、GET請(qǐng)求的數(shù)據(jù)會(huì)附在URL之后（就是把數(shù)據(jù)放在HTTP協(xié)議頭中），以？分割URL和傳輸數(shù)據(jù)，參數(shù)之間以&相 連
b、GET方式提交的數(shù)據(jù)較?。g覽器和操作系統(tǒng)對(duì)URL長(zhǎng)度的限定），一般1024字節(jié)
c、GET的安全性相對(duì)較弱，可能會(huì)造成信息泄露（信息會(huì)明文出現(xiàn)在URL上，其他人可能會(huì)通過瀏覽器的緩存查 看到歷史記錄，從而得到信息）
d、服務(wù)器端用Request.QueryString獲取變量的值
e、GET請(qǐng)求用起來比比較方便

post方法：

原理上：根據(jù)Http規(guī)范，POST表示可能修改服務(wù)器上資源的請(qǐng)求
表面上：a、POST請(qǐng)求把要提交的數(shù)據(jù)放在HTTP包的包體中。
b、POST可以提交較大量的數(shù)據(jù)（受到服務(wù)器的處理程序的處理能力限制）
c、POST安全性較高（數(shù)據(jù)不會(huì)明文出現(xiàn)在URL上）。
d、服務(wù)器端用Request.Form獲取提交的數(shù)據(jù)。
e、用起來相對(duì)麻煩一點(diǎn)

DNS解析過程

DNS的解析過程

DNS功能是將域名解析為IP地址。
1.查找瀏覽器緩存，是否有解析記錄，沒有則進(jìn)入第二步
2.查找系統(tǒng)緩存，是否有解析記錄，沒有則進(jìn)入第二步
3.給配置的DNS服務(wù)器（LDNS）發(fā)送請(qǐng)求，LDNS查找到則返回
4.LDNS沒有找到時(shí)會(huì)請(qǐng)求RootServer，返回一個(gè)頂級(jí)域名服務(wù)器
5.LDNS請(qǐng)求頂級(jí)域名服務(wù)器，返回NameServer地址
6.NameServer返回IP給LDNS，LDNS會(huì)進(jìn)行緩存
7.LDNS返回給用戶

socket

創(chuàng)建socket實(shí)例
客戶端鏈接
創(chuàng)建Socket對(duì)象
連接建立后，通過輸出流向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求消息
通過輸入流獲取服務(wù)器響應(yīng)的信息
關(guān)閉響應(yīng)資源

服務(wù)端連接

創(chuàng)建ServerSocket對(duì)象，綁定監(jiān)聽對(duì)象
通過accept()方法監(jiān)聽客戶端請(qǐng)求
連接建立后，通過輸入流讀取客戶端發(fā)送的請(qǐng)求信息
通過輸出流向客戶端發(fā)送信息
關(guān)閉相關(guān)資源

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