前端須要瞭解的計算機網絡知識

前端須要瞭解的計算機網絡知識

概述

• 七層網路協議

  • 物理層 -> 數據鏈路層 -> 網絡層 -> 傳輸層 -> 會話層 -> 表示層 -> 應用層

• http和tcp

  • http是應用層協議，tcp是傳輸層協議
  • 常見的應用層協議還包括：telnet，ssh，smtp，pop，ssl/tls，mime
    常見傳輸層協議還有：udp，sctp

Web和HTTP

HTTP概況

• HTTP服務器並不保存關於客戶的任何信息，所以HTTP是一個無狀態協議(stateless protocol)

非持續鏈接和持續鏈接

• 採用非持續鏈接的http是每一個tcp最多容許傳輸一個對象

HTTP報文格式

• HTTP請求報文

  • 請求行=方法+sp+URL+sp+版本+cr+lf

    • GET /somedir/page.html HTTP/1.1

  • 首部行=首部字段名+sp+值+cr+lf

    • Host:www.someschool.edu
    • Connection:close
    • User-agent:Mozilla/5.0
    • Accept-language:fr
  • 空行=cr+lf
  • 實體主體

• HTTP響應報文

  • 狀態行=版本+sp+狀態碼+sp+短語+cr+lf

    • HTTP/1.1 200 OK

  • 首部行=首部字段名+sp+值+cr+lf

    • Connection:close
    • Date:Tue,09 Aug 2011 15:44:04 GMT
    • Server:Apache/2.2.3 (CentOS)
    • Last-Modified:Tue,09 Aug 2011 15:11:03 GMT
    • Content-Length:6821
    • Content-Type:text/html
  • 空行=cr+lf
  • 實體主體

http 狀態碼

• 101 websocket 雙向通訊
• 200 成功
• 204 沒有響應體
• 206 斷點續傳
• 301 永久重定向
• 302 臨時重定向
• 304 緩存 只能服務端設置
• 401 沒登陸沒有權限
• 403 登陸後沒有權限
• 404 沒有資源
• 405 請求方法不存在或不支持
• 502 負載均衡

發送請求的方式

• 瀏覽器 默認get請求
• postman
• 命令行 mac curl

管線化

• 管線化不須要等待上一次請求獲得響應就能夠執行下一次請求，實現並行發送請求。只有GET和HEAD請求能夠進行管線化，而POST有所限制

請求方法 RestfulApi 根據不一樣的動做 作對應的處理

• get 獲取資源
• post 新增資源
• put 上傳文件 修改(restful)
• delete 刪除資源
• options 跨域出現 複雜請求時出現 僅是get/post都是簡單請求 但加上自定義頭header就會變成複雜請求

用戶與服務器交互：cookie

• cookie組件

  • 在http響應報文中的一個cookie首部行
  • 在http請求報文中的一個cookie首部行
  • 在用戶端系統中保留有一個cookie文件，並由用戶的瀏覽器進行管理
  • 位於Web站點的一個後端數據庫

• cookie安全性

  • cookie 是存放在瀏覽器上的 服務器能夠設置 每次請求時都會帶上cookie
  • cookie 不安全 不能存放敏感信息
  • session 服務端 (基於cookie) 服務器的內存中，存到redis數據庫

Web緩存

• Web緩存器(Web cache)也叫代理服務器(proxy server)，它可以表明初始web服務器來知足http請求的網絡實體

• http緩存

  • 強制緩存

    • Cache-Control && Expires

  • 對比緩存

    • Last-Modified & If-Modified-Since
    • ETag & If-None-Match

• Cache-Control

  - private 客戶端能夠緩存
  - public 客戶端和代理服務器均可以緩存
  - max-age=60 緩存內容將在60s後失效
  - no-cache 須要使用對比緩存驗證數據，強制向源服務器再次驗證(沒有強制緩存)
  - no-store 全部內容都不會緩存，強制緩存和對比緩存都不會觸發(不緩存)

DNS

• DNS是域名解析系統 Domain Name System

• DNS工做原理

  • 分佈式層次數據庫

    • 根DNS服務器
    • TLD頂級域(DNS)服務器 com org edu
    • 權威DNS服務器
    • 本地DNS服務器與三個服務器的查詢關係 從請求主機向本地DNS服務器發出的查詢是遞歸查詢，從本地DNS服務器向其餘三種服務器查詢爲迭代查詢

  • DNS緩存

    • 在一個請求鏈中，當DNS服務器緩存了一臺主機名/IP地址對，另外一個對相同主機名的查詢就可以提供所要求的IP地址，本地域名服務器通常會緩存頂級域名服務器的映射

• DNS記錄和報文

  • 資源記錄(Resource Record,RR)是一個包含了(Name,Value,Type,TTL)的四元組

  • DNS報文

    • 12字節

      • 標識符
      • 標誌
      • 問題數
      • 回答RR數
      • 權威RR數
      • 附加RR數

    • 查詢的名字和類型自竄

      • 問題(問題的變量數)

    • 對查詢的響應中的RR

      • 回答(資源記錄的變量數)

    • 權威服務器的記錄

      • 權威(資源記錄的變量數)

    • 可被使用的附加"有幫助"的信息

      • 附加信息(資源記錄的變量數)

• DDos攻擊

  • 分佈式拒絕服務(DDos)帶寬洪泛攻擊

TCP鏈接

TCP報文段結構

• 源端口號+目的端口號
• 序號
• 確認號
• 首部長度+保留未用+URG+ACK+PSH+RST+SYN+FIN+接收窗口
• 因特網校驗和+緊急數據指針
• 選項
• 數據

TCP鏈接管理（三次握手）

• 第一步：客戶端的TCP首先向服務器端的TCP發送一個特殊的TCP報文段
• 第二步：一旦包含TCP SYN報文段的IP數據報到達服務器主機(假設它的確到達了)，服務器會從該數據包中提取出TCP SYN報文段，爲該TCP鏈接分配TCP緩存和變量，並向該客戶TCP發送容許鏈接的報文段
• 第三步：在收到SYNACK報文段後，客戶也要給該鏈接分配緩存和變量

IP地址

IPv4 vs IPv6

• IPv4數據報格式

  • 版本(0-4)+首部長度(4-8)+服務類型(8-16)+數據報長度(16-31)
  • 16比特標識(0-16)+標誌(16-19)+13比特片偏移(19-31)
  • 壽命TTL(0-8)+上層協議(8-16)+首部檢驗和(16-31)
  • 32比特源IP地址
  • 32比特目的IP地址
  • 選項(若是有的話)
  • 數據

• IPv6數據報格式

  • 版本(0-4)+流量類型(4-12)+流標籤(12-31)
  • 有效載荷長度(0-16)+下一個首部(16-24)+跳限制(24-31)
  • 源地址(128比特)
  • 目的地址(128比特)
  • 數據

IPV4編址

• 子網：不跨越路由器的路由器接口和主機接口就造成一個子網
• 子網掩碼：IP地址爲某個子網分配的一個223.1.1.0/24的地址，這種/24的記法，稱爲子網掩碼(network mask)，指示了32比特中的最左側24比特定義了子網地址

class	NetIDs	Blocks
A	10	1
B	172.16-172.31	16
C	192.168.0-192.168.255	256

CDN

• CDN操做

  • 當用戶主機中的一個瀏覽器指令檢索一個特定的視頻(由URL標識)時，CDN必須截獲該請求，以便可以肯定此時是混合用於該客戶的CDN服務器集羣以及將客戶的請求重定向到該集羣的某臺服務器

• 集羣選擇策略

  • 任何CDN部署，其核心是集羣選擇策略(cluster selection strategy)，即動態地將客戶定向到CDN中服務器集羣或數據中心的機制。

  • 常見策略：

    • 週期性實時測量；IP任播(客戶與CDN服務器匹配)

網絡安全

密碼學基礎

• 對稱密鑰密碼機制

  • 對稱密鑰系統(symmetric key system) 雙方密鑰是相同的而且是祕密的

  • 塊密碼 將要加密的報文處理成k比特的塊

    • DES(Data Encrypiton Standard) 數據加密標準
    • AES(Advanced Encryption Standard) 高級加密標準

• 公開密鑰系統

  • 公開密鑰系統(public key system) 使用一對密鑰：一個密鑰爲雙方都知道，另外一個密鑰只有一方知道

  • RSA算法(Ron、Adi、Leonard三我的名)

    • 大數分解和素性檢測

• 密碼散列函數

  • MD5散列算法

    • 填充->添加->初始化累加器->循環
  • SHA-1(Security Hash Algorithm)

• SSL

  • SSL(Secure Socket Layer) 安全套接字層

  • SSL握手

    • 1）客戶發送它支持的密碼算法的列表，連通一個客戶的不重數
    • 2）從該列表中服務器選擇一種對稱算法，一種公鑰算法和一種MAC算法，並把選擇以及證書和一個服務器不重數返回給客戶
    • 3）客戶驗證該證書，提取服務器公鑰，生成一個前主密鑰(Pre-Master Secret)，用服務器的公鑰加密該前主密鑰，並將加密的PMS發送給服務器
    • 4）使用相同的密鑰導出函數，客戶和服務器獨立地從PMS和不重數中計算主密鑰(Master Secret)，將該MS切片申城兩個密碼和兩個MAC密鑰
    • 5）客戶發送全部握手報文的一個MAC
    • 6）服務器發送全部握手報文的一個MAC