网络概述

网络三要素：IP地址、端口号、协议

HTTP 协议

概述

HTTP 全称：Hyper Text Transfer Procotol 超文本传输协议。是应用层的协议，基于 TCP/IP 协议。

HTTP 协议作用：用于将服务器上的 HTML 传输到浏览器上，由浏览器去执行 HTML。将用户在表单中提交的数据传输给服务器

HTTP 协议的特点：

1. HTTP 协议由 HTTP 请求(request)和 HTTP 响应(response)组成。请求与响应是成对出现的，有请求才有响应。
2. HTTP 是无状态协议。协议本身不记录用户的任何信息，不会保留用户上次访问状态。浏览器每次发送请求给服务器，对于服务器而言是无法确认是否为同一个用户发送的请求，每次均认为是一个新的请求，上一次会话和下一次会话之间没有联系。

扩展：FTP 就是一种有状态协议，是会记录用户状态。

3. 传输时间。不记录用户的状态，传输时间比较短，访问效率比较高。
4. HTTP 允许传输任意类型的数据。传输的类型由 Content-Type 加以标记。
5. 支持客户端/服务器模式。

Tips: HTTP 协议默认端口号是：80。80 也是浏览器软件默认使用的端口号。例如：http://www.moon.com:80 如果是80端口，则端口号可以省略。而 8080 则是 tomcat 的端口号

URL

什么是 URL

URL，全称 Uniform Resource Locator （统一资源定位符）

URL 作用：就是一个网页的访问地址，可以访问互联网上任何一个资源。

URL 格式与组成

URL 格式：http://www.moon.com:8080/news/index.jsp?boardid=5&id=24618&page=1。下表对每个组成部分进行说明

组成部分	功能
http	使用的超文本传输的协议
www.moon.com	服务器域名或 IP 地址
8080	端口号，默认 HTTP 协议(浏览器)端口号是 80
news	虚拟文件夹地址，服务器上的一个项目访问地址
index.jsp	某个项目中的 Web 资源，可以是 HTML、JSP、图片
?	URL 访问地址与参数之间的分隔符，后面的参数都是键值对的形式存在(如：boardid=5)
&	参数与参数之间分隔符

URL 与 URI 的区别

• URI：Uniform Resource Identifer（统一资源标识符），标识的是 Web 上每一种可用的资源，如 HTML 文档、图像、视频片段、程序等都是由一个 URI 进行标识的。URI 标识符往往是 URL 的一部分，用于标识一个互联网的唯一资源，并不能直接访问。
• URL：Uniform Resource Location（统一资源定位符），是 URI 的一种子集，主要作用是提供资源的路径，是可以直接访问的一个地址。

HTTP 请求

什么是 HTTP 请求

将浏览器端的数据发送给服务器，称为 HTTP 请求。而把这些数据封装成一个对象，这个对象就是 request 请求对象。

浏览器查看 HTTP 请求信息

如何查看HTTP协议的内容(Chrome 按F12)

HTTP 请求报文

HTTP 请求由以下四个部分组成：

1. 请求行
2. 请求头：由多组键值对组成
3. 空行
4. 请求体：GET 没有请求体，POST 方法数据是以请求体的方式发送给服务器

浏览器中查看请求信息

GET 方法请求

POST 方法请求

请求行

一个完整的请求行包括：

1. 请求的方式。其中 GET 和 POST 是最常见的 HTTP 方式，除此以外还包括 DELETE、HEAD、OPTIONS、PUT、TRACE。
2. 请求的 URI。如上图：/http-sample/server
3. 使用的协议和版本。如上图：HTTP/1.1
   • 1.0 版：每次浏览器发送请求给服务器获取 1 个 web 资源之后断开
   • 1.1 版：每次浏览器发送请求给服务器获取多个 web 资源之后断开，1.1 的效率更高。

一个网页如果有多个图片，每个图片都会发送一次请求

请求头

请求头格式为 属性名:属性值，服务端会根据请求头来获取客户端的信息

Tips: 不是每次请求都会出现所有的请求头

常见请求头如下：

• Referer：浏览器上一次请求的网页地址，即从哪一个页面跳转过来的
• If-Modified-Since：浏览器在本地缓存当前网页的时间，时区差8个小时
• Cookie：在浏览器端以字符串的键值对，保存服务器发送过来的数据
• User-Agent：得到客户端的操作系统信息和浏览器的类型
• Connection：当前 TCP 连接的状态，keep-alive 保持连接，close 关闭连接。在 HTTP1.0 中，每次请求结束就关闭连接；在 HTTP1.1 中，请求会保存连接状态。目前广泛使用 HTTP1.1 的版本。
• Host：请求的服务器主机名和端口号
• Content-Length：客户端请求数据(请求体)的长度，用于 POST 方法
• Content-Type：请求的内容类型，POST 方法时请求类型。GET 方法没有这个请求头。如果使用 POST 请求将表单的数据以 键=值 的方式发送给服务器，则它的值是：

Content-Type: application/x-www-form-urlencoded

• Accept：请求中支持的 MIME 类型。MIME 格式：

大类型/小类型[;可选参数]

如：text/css、text/javascript、text/html;charset=utf-9

MIME(Multipurpose Internet Mail Extensions)多用途互联网邮件扩展类型。是设定某种扩展名的文件用一种应用程序来打开的方式类型，当该扩展名文件被访问的时候，浏览器会自动使用指定应用程序来打开。多用于指定一些客户端自定义的文件名，以及一些媒体文件打开方式。如：jpg，txt，mp4

• Accept-Language：浏览器允许的语言和国家，两个小写字母表示语言，大写的两个字母代表国家。如 zh-CN 表示中文-中国 zh-HK zh-TW, en-US，en-GB
• Accept-Encoding：请求的数据支持的压缩类型，如 gzip 等

请求体

客户端发送给服务器的数据，只有 POST 方法参数通过有请求体发送数据的，GET 方法通过字符串的形式发送，没有请求体。

HTTP 请求方式

概述

请求方式	描述
GET	对服务器获取资源的简单请求
POST	向服务器提交数据请求
PUT	修改指定资源
DELETE	删除URL标记的指定资源
CONNECT	用于代理服务器
TRANCE	主要用于回环测试
OPTIONS	返回所有可用的方法
HEAD	获取URL标记资源的首部

Tips: 其中 POST、DELETE、PUT、GET 的含义分别对应最熟悉的增、删、改、查。

get请求与post请求的区别

	POST 方式	GET 方式
地址栏	地址是不带参数的，参数是在请求体中发送	地址栏是带参数，参数通过查询字符串发送数据
传输数据大小	理论上数据发送没有限制，如：用于文件上传	一般最大1K，不同的浏览器有不同的限制。因为参数都做为url一部分，所以受url长度限制
安全性	高。不会作为 url 的一部分，不会被缓存、保存在服务器日志、以及浏览器浏览记录中	低。请求参数会被完整保留在浏览器历史记录里
缓存	不使用浏览器的缓存，除非手动设置	会被浏览器主动缓存，如果发现服务器网页没有修改。下次访问就使用缓存
请求速度	慢	快
支持的数据类型	支持各种的数据类型	只能发送 ASCII 字符
使用场景	用于修改和写入数据	一般用于搜索排序和筛选之类的操作，目的是资源的获取，读取数据
数据包个数	产生两个TCP数据包	产生一个TCP数据包

Tips: 对于 GET 方式的请求，浏览器会把请求头和请求体一并发送出去；而对于 POST，浏览器先发送请求头，服务器响应 100 continue，浏览器再发送请求体。

为什么 get 比 post 更快

post 请求的过程：

1. 浏览器请求tcp连接（第一次握手）
2. 服务器答应进行tcp连接（第二次握手）
3. 浏览器确认，并发送post请求头（第三次握手，这个报文比较小，所以http会在此时进行第一次数据发送）
4. 服务器返回100 Continue响应
5. 浏览器发送数据
6. 服务器返回200 OK响应

get 请求的过程：

1. 浏览器请求tcp连接（第一次握手）
2. 服务器答应进行tcp连接（第二次握手）
3. 浏览器确认，并发送get请求头和数据（第三次握手，这个报文比较小，所以http会在此时进行第一次数据发送）
4. 服务器返回200 OK响应

get 请求比 post 请求更快的原因总结：

1. post 请求包含更多的请求头，因为 post 需要在请求的 body 部分包含数据，所以会多了几个数据描述部分的首部字段（如：content-type）
2. 最重要的一条，post 在真正接收数据之前会先将请求头发送给服务器进行确认，然后才真正发送数据
3. get 会将返回的数据缓存起来，而 post 不会

测试：使用 ajax 采用 get 方式请求静态数据（比如 html 页面，图片）的时候，如果两次传输的数据相同，第二次以后消耗的时间将会在10ms以内（chrome测试），而 post 每次消耗的时间都差不多。经测试，chrome 和 firefox 下如果检测到 get 请求的是静态资源，则会缓存，如果是数据，则不会缓存，但是 IE 什么都会缓存起来，当然，应该没有人用 post 去获取静态数据

4. post 不能进行管道化传输

get 传参最大长度的理解误区

总结：

1. HTTP 协议并未规定 GET 和 POST 的长度限制。
2. GET 的最大长度限制是因为浏览器和 web 服务器限制了 URL 的长度。
3. 不同的浏览器和 web 服务器，限制的最大长度不一样。
4. 要支持 IE，则最大长度为 2083 byte，若支持 Chrome，则最大长度 8182 byte。

常见的误解：

1. 首先即使 GET 有长度限制，也是限制的整个 URL 的长度，而不仅仅是参数值数据长度，HTTP 协议从未规定 get/post 的请求长度限制是多少
2. 所谓的请求长度限制是由浏览器和 web 服务器决定和设置的，各种浏览器和 web 服务器的设定均不一样，这依赖于各个浏览器厂家的规定或者可以根据 web 服务器的处理能力来设定。IE 和 Safari 浏览器 限制 2k，Opera 限制 4k，Firefox 限制 8k（非常老的版本 256byte），如果超出了最大长度，大部分的服务器直接截断，也有一些服务器会报414错误。
3. 各个浏览器和 web 服务器的最大长度总结

各类浏览器的限制：

• IE：IE浏览器（Microsoft Internet Explorer） 对url长度限制是2083（2K+53），超过这个限制，则自动截断（若是form提交则提交按钮不起作用）。
• firefox：firefox（火狐浏览器）的url长度限制为 65536字符，但实际上有效的URL最大长度不少于100,000个字符。
• chrome：chrome（谷歌）的url长度限制超过8182个字符返回本文开头时列出的错误。
• Safari：Safari的url长度限制至少为 80 000 字符。
• Opera：Opera 浏览器的url长度限制为190 000 字符。Opera9 地址栏中输入190000字符时依然能正常编辑。

服务器的限制：

• Apache：Apache能接受url长度限制为8 192 字符
• IIS：Microsoft Internet Information Server(IIS)能接受url长度限制为16384个字符。这个是可以通过修改的（IIS7）configuration/system.webServer/security/requestFiltering/requestLimits@maxQueryStringsetting.

HTTP 响应

什么是 HTTP 响应

由服务器将数据返回给浏览器，称为响应。将其封装成一个对象，这个对象就是** response 响应对象**。

HTTP 响应报文

• 响应行（状态行）：一行数据，包括：协议版本，状态码及状态描述。
• 响应头：由多个键值对组成
• 响应体：由服务器发送给浏览器的数据

响应行

HTTP/1.1 304 Not Modified
HTTP/1.1 200 OK

• 协议和版本：如：HTTP/1.1
• 状态码：如：304/200
• 状态信息：如：Not Modified/OK

响应头

常用响应头信息说明：

• Location: http://www.moon.com/index.jsp：页面在跳转的时候，下一个将要跳转到的页面
• Server:apache tomcat：服务器的名字
• Content-Encoding: gzip：服务器支持的压缩类型。有些资源如果比较大，先在服务器压缩，再传给浏览器。由浏览器去解压，减少网络带宽的占用。
• Content-Length: 80：服务器响应返回的数据长度
• Content-Language: zh-cn：服务器内容支持的语言和国家
• Content-Type: text/html; charset=utf-8：内容的类型和字符集(MIME类型) 响应内容的MIME类型text/html;charset=utf-8表示服务器响应的内容是文本的HTML类型，字符集是utf-8
• Last-Modified: Tue, 11 Jul 2000 18:23:51 GMT：服务器上文件最后修改的时间，相差8个小时
• Refresh: 1;url=http://www.moon.com：过1秒(指定时间)以后，跳转到URL指定的另一个页面
• Content-Disposition: attachment; filename=abc.zip：使用附件的方式下载一个资源，资源名是filename后面的值，而不是直接在浏览器打开
• Connection: close/Keep-Alive：服务器的连接状态：keep-alive连接或close关闭
• Date: Tue, 11 Jul 2000 18:23:51 GMT：服务器响应的时间，差8个小时

响应体

响应体就是服务器发送给浏览器的数据，如果是网页，就可以看到源代码。如果是图片，则是一些二进制的数据。

HTTP 状态码

当浏览者访问一个网页时，浏览者的浏览器会向网页所在服务器发出请求。当浏览器接收并显示网页前，此网页所在的服务器会返回一个包含 HTTP 状态码的信息头（server header）用以响应浏览器的请求。无论是请求成功还是失败都会有对应的状态码返回，此状态码就是 HTTP 状态码（HTTP Status Code）。它是定位请求错误的主要依据。下面是常见的 HTTP 状态码：

状态码	含义
200	服务器正常响应回来，并且正确返回数据
301	资源（网页等）被永久转移到其它 URL
302	服务器让浏览器进行页面的跳转
304	页面使用的是浏览器缓存，没有从服务器上去下载网页
404	指定页面找不到。请求的 Web 资源不存在，打错地址，大小写敏感。如 HTTP/1.1 404 Not Found
405	重写了 doPost 方法，没有写 doGet 方法，但是浏览器表单提交使用 get 方法提交，就会出现 405 错误，反之亦然
500	服务器出现异常，一般是Java程序代码问题

HTTP 状态码的分类

HTTP 状态码由三个十进制数字组成，第一个十进制数字定义了状态码的类型，后两个数字没有分类的作用。HTTP 状态码共分为 5 种类型：

分类	说明
1**	信息，服务器收到请求，需要请求者继续执行操作
2**	成功，请求操作被成功接收并处理完毕
3**	重定向，需要进一步的操作以完成请求
4**	客户端错误，请求包含语法错误或服务器无法完成请求
5**	服务器错误，服务器在处理请求的过程中发生了错误

HTTP 状态码列表

HTTP 扩展内容

HTTP 长连接和短连接

• HTTP 短连接：浏览器和服务器每进行一次 HTTP 操作，就建立一次连接，任务结束就中断连接。HTTP/1.0 默认使用的是短连接。
• HTTP 长连接：指的是复用 TCP 连接。多个 HTTP 请求可以复用同一个 TCP 连接，这就节省了 TCP 连接建立和断开的消耗。

从 HTTP/1.1 起，默认使用长连接。要支持长连接，需要客户端和服务器的 HTTP 首部的 Connection 都要设置为 keep-alive。

在什么时候会超时

• HTTP 一般会有 httpd 守护进程，里面可以设置 keep-alive timeout，当 tcp 连接闲置超过这个时间就会关闭，也可以在 HTTP 的 header 里面设置超时时间
• TCP 的 keep-alive 包含三个参数，支持在系统内核的 net.ipv4 里面设置；当 TCP 连接之后，闲置了 tcp_keepalive_time，则会发生侦测包，如果没有收到对方的 ACK，那么会每隔 tcp_keepalive_intvl 再发一次，直到发送了 tcp_keepalive_probes，就会丢弃该连接。

tcp_keepalive_intvl = 15
tcp_keepalive_probes = 5
tcp_keepalive_time = 1800

HTTP 版本的对比

HTTP 1.0

HTTP 1.0 版本的特性：

早先 1.0 的 HTTP 版本，是一种无状态、无连接的应用层协议。HTTP 1.0 规定浏览器和服务器保持短暂的连接（默认使用短连接），浏览器的每次请求都需要与服务器建立一个 TCP 连接，服务器处理完成后立即断开 TCP 连接（无连接），服务器不跟踪每个客户端也不记录过去的请求（无状态）。它可以设置 Connection: keep-alive 这个字段，强制开启长连接。

HTTP 1.1

HTTP 1.1 版本的特性：

• 默认持久连接节省通信量，只要客户端服务端任意一端没有明确提出断开 TCP 连接，就一直保持连接，可以发送多次 HTTP 请求。
• 管线化，即在同一个 TCP 连接里面，客户端可以同时发出多个 HTTP 请求，而不用一个个等待响应。
• 断点续传原理。
• 分块传输编码，即服务端每产生一块数据，就发送一块，用“流模式”取代“缓存模式”。

HTTP 2.0

HTTP 2.0 版本的特性：

• 二进制分帧：采用二进制格式的编码将其封装。
• 首部压缩：HTTP 协议不带有状态，每次请求都必须附上所有信息。Http/2.0 引入了头信息压缩机制，设置了专门的首部压缩设计的 HPACK 算法，使用 gzip 或 compress 压缩后再发送。
• 流量控制：设置了接收某个数据流的多少字节一些流量控制。
• 多路复用：可以在共享 TCP 链接的基础上同时发送多个请求和响应，而且不用按照顺序一一对应。
• 请求优先级：可以通过优化这些帧的交错和传输顺序进一步优化性能。
• 服务器推送（重大更新）：就是服务器可以对一个客户端请求发送多个响应。服务器主动向客户端推送资源，无需客户端明确的请求。

HTTP 1.1 和 HTTP 2.0 的区别

HTTP/2.0 相比 HTTP/1.1 支持的特性：

• 新的二进制格式：HTTP1.1 基于文本格式传输数据；HTTP2.0 采用二进制格式传输数据，解析更高效。
• 多路复用：在一个连接里，允许同时发送多个请求或响应，并且这些请求或响应能够并行的传输而不被阻塞，避免 HTTP1.1 出现的“队头堵塞”问题。
• 头部压缩：HTTP 1.1 的 header 带有大量信息，而且每次都要重复发送；HTTP 2.0 把 header 从数据中分离，并封装成头帧和数据帧，使用特定算法压缩头帧，有效减少头信息大小。并且 HTTP2.0 在客户端和服务器端记录了之前发送的键值对，对于相同的数据，不会重复发送。比如请求a发送了所有的头信息字段，请求b则只需要发送差异数据，这样可以减少冗余数据，降低开销。
• 服务端推送：HTTP2.0 允许服务器向客户端推送资源，无需客户端发送请求到服务器获取。

HTTP/3

HTTP/2 存在的一些问题，比如重传等等，都是由于 TCP 本身的特性导致的，所以 HTTP/3 在 QUIC 的基础上进行发展而来，QUIC（Quick UDP Connections）直译为快速 UDP 网络连接，底层使用 UDP 进行数据传输。

HTTP/3 主要有两大变化，传输层基于 UDP、使用 QUIC 保证 UDP 可靠性。主要有以下特点：

• 使用 UDP 作为传输层进行通信。
• 在 UDP 的基础上 QUIC 协议保证了 HTTP/3 的安全性，在传输的过程中就完成了 TLS 加密握手。
• HTTPS 要建立一个连接，要花费 6 次交互，先是建立三次握手，然后是 TLS/1.3 的三次握手。QUIC 直接把以往的 TCP 和 TLS/1.3 的 6 次交互合并成了 3 次，减少了交互次数。
• QUIC 有自己的一套机制可以保证传输的可靠性的。当某个流发生丢包时，只会阻塞这个流，其他流不会受到影响。

Socket 和 HTTP 的区别和应用场景

• Socket 连接就是所谓的长连接，理论上客户端和服务器端一旦建立起连接将不会主动断掉；http 连接就是所谓的短连接，即客户端向服务器端发送一次请求，服务器端响应后连接即会断开等待下次连接。
• Socket 适用场景：网络游戏，银行持续交互，直播，在线视屏等；http 适用场景：公司OA服务，互联网服务，电商，办公，网站等。

无状态的 HTTP 协议的理解

HTTP 遵循请求(Request)/应答(Response)模型。客户机（浏览器）向服务器发送请求，服务器处理请求并返回适当的应答。所有 HTTP 连接都被构造成一套请求和应答。

HTTP 是一个无状态的协议。无状态是指客户机（Web 浏览器）和服务器之间不需要建立持久的连接，并且服务端不会保存客户端的任何信息。这意味着当一个客户端向服务器端发出请求，然后服务器返回响应(response)，连接就被关闭了，在服务器端不保留连接的有关信息。

如果需要记录状态？主要通过：Session 和 Cookie。

HTTP 传输流程

HTTP 的传输流程包括地址解析、封装 HTTP 数据包、封装 TCP 包、建立 TCP 连接、客户端发送请求、服务端响应、服务端关闭 TCP 连接，具体流程如下：

1. 地址解析：通过域名系统 DNS 解析服务器域名从而获得主机的 IP 地址。例如，客户端浏览器请求 http://localhost.com:8080/index.html，则从中可分解出协议名、主机名、端口、对象路径等部分：
   • 协议名：http
   • 主机名：localhost.com
   • 端口：8080
   • 对象路径：/index.html

Notes: 在这一步，需要域名系统 DNS 解析域名 localhost.com，得主机的 IP 地址。

2. 封装 HTTP 请求数据包：将上一步中，解析的协议名、主机名、端口、对象路径等并结合本机自己的信息封装成一个 HTTP 请求数据包。
3. 封装成 TCP 包：将 HTTP 请求数据包进一步封装成 TCP 数据包。
4. 建立 TCP 连接：基于 TCP 的三次握手机制建立 TCP 连接。
5. 客户机发送请求：在建立连接后，客户端发送一个请求给服务器。请求方式的格式为：统一资源标识符（URL）、协议版本号，后边是 MIME 信息包括请求修饰符、客户机信息和可内容。
6. 服务器响应：服务器接到请求后，结合业务逻辑进行数据处理，然后向客户端返回相应的响应信息。在响应信息中包含一个状态行，协议版本号、成功或错误的代码、MIME 信息（包括服务器信息、实体信息和可能的内容）、消息体等内容。
7. 服务器关闭 TCP 连接：通常情况下，web 服务器在向浏览器发送请求响应数据后，就会关闭 TCP 连接。但如果浏览器或者服务器在消息头中加入了 Connection：keep-alive，则 TCP 连接在请求响应数据发送后仍然保持连接状态，在下一次请求中浏览器可以继续使用相同的连接发送请求。采用 keep-alive 方式不但减少了每个请求建立新连接所需的时间，还节约了网络带宽和系统资源。

HTTPS 协议

概述

HTTP 被用于在 Web 浏览器和网站服务器之间传递信息，但以明文方式发送内容，不提供任何方式的数据加密，因此存在安全问题。如果攻击者截取了 Web 浏览器和网站服务器之间的传输报文，就可以直接获取到其中的信息，因此 HTTP 不适合传输一些敏感信息，比如身份证号码、密码等。

HTTPS（全称：Hypertext Transfer Protocol over Secure Socket Layer），是以安全为目标的 HTTP 通道，简单讲是加密安全版的 HTTP 协议。它在 HTTP 中加入 SSL 层，SSL 依靠证书来验证服务器的身份，并对浏览器和服务器之间的通信进行数据加密，以保障数据传输的安全性，其默认端口号是 443。即 HTTPS 的安全基础是 SSL。

数字证书的合法性的校验流程

CA 数字证书

服务端的证书都是由 CA （Certificate Authority，证书认证机构）签名的，具有极高的可信度。服务端可以向证书颁发机构 CA 申请证书，由它来给各个公钥签名，以避免中间人攻击（防止证书被篡改）。

证书包含三部分内容：证书内容、证书签名算法和签名。其中『签名』是为了验证身份。

服务端把证书传输给浏览器，浏览器从证书里取公钥。证书可以证明该公钥对应本网站。

CA 签发证书的过程

如上图左边部分：

• 首先 CA 会把持有者的公钥、用途、颁发者、有效时间等信息打成一个包，然后使用证书签名算法对这些信息进行 Hash 计算，得到一个 Hash 值。
• 然后 CA 会使用自己的私钥将该 Hash 值加密，生成 Certificate Signature（数字签名），也就是 CA 对证书做了签名。
• 最后将 Certificate Signature 添加在文件证书上，形成数字证书。

客户端校验服务端的数字证书的过程

如上图右边部分：

• 首先客户端获取证书，得到证书内容、证书签名算法和数字签名。会使用同样的 Hash 算法获取该证书的 Hash 值 H1。
• 通常浏览器和操作系统中集成了 CA 的公钥信息（由于是浏览器信任的机构，所以浏览器会保存它的公钥），浏览器收到证书后可以使用 CA 的公钥解密 Certificate。
• 用证书里的 Signature 签名算法对证书内容进行 hash 运算，得到一个 Hash 值 H2。
• 最后比较解密后的数字签名（H1）和对证书内容做 hash 运算后得到的哈希值（H2），如果值相同，则为可信赖的证书，否则则认为证书不可信。

假如在 HTTPS 的通信过程中，中间人篡改了证书原文，由于他没有 CA 机构的私钥，所以 CA 公钥解密的内容就不一致。

HTTPS 加密传输流程

HTTPS 加密传输流程图：

1. 发送 HTTPS 请求：SSL 客户端通过 TCP 和服务器建立连接之后（443 端口），并且在一般的 tcp 连接协商（三次握手）过程中请求证书，协商加密算法。即客户端发出一个消息给服务器，这个消息里面包含了客户端自己要使用的 TLS 版本，支持的加密算法，要访问的域名，给服务端生成的一个随机数（Nonce）等。需要提前告知服务器想要访问的域名，以便服务器发送相应的域名的证书过来。

2. 证书返回：服务器端在收到消息后，SSL 的服务器端会回应客户端一个数据包，这里面确定了本次通信所选中的加密算法，然后服务器向客户端返回2个证书。证书里面包含了服务器信息、域名、申请证书的公司，公钥、数据加密算法等；第2个证书是第1个证书的签发机构（CA）的证书。

3. 证书验证：Client 在收到服务器返回的证书后，判断签发该证书的公共签发机构是否正确，并使用证书的认证机构 CA 公开发布的 RSA 公钥来确认该证书的签名是否有效，客户端还会确保证书中列出的域名就是它正在连接的域名。如果客户端确认证书有效，则生成对称密钥，并使用公钥将对称密钥加密。下图表明证书认证成功。

4. 密钥交换：客户端将加密后的对称密钥发送给服务器，服务器在接收到对称密钥后使用私钥解密。

5. 数据加密和传输：最终客户端和服务器就完成了密钥对的交换，在之后的数据传输过程中，客户端使用使用服务器的公共秘钥进行加密后向服务端发送数据，而服务器使用它的私钥对数据进行解密。客户端和服务端都基于对称加密（加密和解密使用相同密钥的加密算法）对数据加密后在网络上传输，保证了网络数据传输的安全性。

HTTPS 与 HTTP 的区别

1. HTTP 是超文本传输协议，信息是明文传输；HTTPS 则是具有安全性的 SSL 加密传输协议。
2. HTTP 和 HTTPS 用的端口不一样，HTTP 默认端口是 80，HTTPS 默认端口是 443。
3. HTTPS 协议需要到 CA 机构申请证书，一般需要一定的费用。
4. HTTP 运行在 TCP 协议之上；HTTPS 运行在 SSL 协议之上，SSL 运行在 TCP 协议之上。

DNS 服务器

DNS 概述

DNS，英文全称是 Domain Name Server，域名解析服务器。它的作用是域名和 IP 相互映射。

例如：将域名 www.baidu.com 解析成 IP 地址 119.75.216.20

DNS 的解析过程

DNS 的解析过程如下图：

1. 浏览器搜索自己的 DNS 缓存，是否能找到输入的域名对应的 IP 地址。（若有则直接返回，否则继续下一步）
2. 若没有，则搜索本地操作系统中的 DNS 缓存和 hosts 文件。（若有则直接返回，否则继续下一步）
3. 若没有，则操作系统将域名发送至本地域名服务器，本地域名服务器查询自己的 DNS 缓存，查找成功则返回结果，否则依次向根域名服务器、顶级域名服务器、权限域名服务器发起查询请求，最终返回 IP 地址给本地域名服务器
   1. 本地 DNS 服务器向根域名服务器发送请求，根域名服务器返回负责com的顶级域名服务器的 IP 地址的列表。
   2. 本地 DNS 服务器再向其中一个负责com的顶级域名服务器发送一个请求，返回负责baidu.com的权限域名服务器的 IP 地址列表。
   3. 本地 DNS 服务器再向其中一个权限域名服务器发送一个请求，返回www.baidu.com所对应的 IP 地址。

4. 本地域名服务器将得到的 IP 地址返回给操作系统，同时操作系统自己也将 IP 地址缓存起来
5. 操作系统将 IP 地址返回给浏览器，同时浏览器自己也将 IP 地址缓存起来
6. 浏览器得到域名对应的 IP 地址

CDN 的原理

CDN（Content Delivery Network，内容分发网络）指基于部署在各地的机房服务器，通过中心平台的负载均衡、内容分发、调度的能力，使用户就近获取所需内容，降低网络延迟，提升用户访问的响应速度和体验度。

CDN 的关键技术

CDN 的关键技术包括：内容发布、内容路由、内容交换和性能管理。

• 内容发布：借助建立索引、缓存、流分裂、组播等技术，将内容发布到网络上距离用户最近的中心机房。
• 内容路由：通过内容路由器中的重定向（DNS）机制，在多个中心机房的服务器上负载均衡用户的请求，使用户从最近的中心机房获取数据。
• 内容交换：根据内容的可用性、服务器的可用性及用户的背景，在缓存服务器上利用应用层交换、流分裂、重定向等技术，智能地平衡负载流量。
• 性能管理：通过内部和外部监控系统，获取网络部件的信息，测量内容发布的端到端性能（包丢失、延时、平均带宽、启动时间、帧速率等），保证网络处于最佳运行状态。

CDN 的主要特点

• 本地缓存（Cache）加速：将用户经常访问的数据（尤其静态数据）缓存在本地，以提升系统的响应速度和稳定性。
• 镜像服务：消除不同运营商之间的网络差异，实现跨运营商的网络加速，保证不同运营商网络中的用户都能得到良好的网络体验。
• 远程加速：利用 DNS 负载均衡技术为用户选择服务质量最优的服务器，加快用户远程访问的速度。
• 带宽优化：自动生成服务器的远程镜像缓存服务器，远程用户在访问时从就近的缓存服务器上读取数据，减少远程访问的带宽，分担网络流量，并降低原站点的 Web 服务器负载等。
• 集群抗攻击：通过网络安全技术和 CDN 之间的智能冗余机制，可以有效减少网络攻击对网站的影响。

内容分发系统

将用户请求的数据分发到就近的各个中心机房，以保障为用户提供快速、高效的内容服务。缓存的内容包括静态图片、视频、文本、用户最近访问的 JSON 数据等。缓存的技术包括内存环境、分布式缓存、本地文件缓存等。缓存的策略主要考虑缓存更新、缓存淘汰机制。

负载均衡系统

负载均衡系统是整个 CDN 系统的核心，负载均衡根据当前网络的流量分布、各中心机房服务器的负载和用户请求的特点将用户的请求负载到不同的中心机房或不同的服务器上，以保障用户内容访问的流畅性。负载均衡系统包括全局负载均衡（ GSLB ）和本地负载均衡（SLB）。

• 全局负载均衡主要指跨机房的负载均衡，通过 DNS 解析或者应用层重定向技术将用户的请求负载到就近的中心机房上。
• 本地负载均衡主要指机房内部的负载均衡，一般通过缓存服务器，基于 LVS、Nginx、服务网关等技术实现用户访问的负载。

管理系统

管理系统分为运营管理和网络管理子系统。网络管理系统主要对整个 CDN 网络资源的运行状态进行实时监控和管理。运营管理指对 CDN 日常运维业务的管理，包括用户管理、资源管理、流量计费和流量限流等。

网络相关扩展内容

浏览器中输入 URL 到返回页面全过程（待整理）

TODO: 整理参考《键入网址到网页显示，期间发生了什么？》

1. 解析域名，浏览器查询 DNS，获取域名对应的主机 IP 地址。具体过程包括浏览器搜索自身的DNS缓存、搜索操作系统的DNS缓存、读取本地的Host文件和向本地DNS服务器进行查询等。对于向本地DNS服务器进行查询，如果要查询的域名包含在本地配置区域资源中，则返回解析结果给客户机，完成域名解析(此解析具有权威性)；如果要查询的域名不由本地DNS服务器区域解析，但该服务器已缓存了此网址映射关系，则调用这个IP地址映射，完成域名解析（此解析不具有权威性）。如果本地域名服务器并未缓存该网址映射关系，那么将根据其设置发起递归查询或者迭代查询。
2. 浏览器获得域名对应的IP地址以后，浏览器向服务器请求建立连接，发起三次握手。建立 TCP 连接时浏览器会以一个随机端口向服务端的 web 程序 80 端口发起 TCP 的连接。
3. TCP/IP 连接建立起来后，浏览器向服务器发送一个 HTTP 请求。
4. 服务器接收到这个请求，并根据路径参数映射到特定的请求处理器进行处理，并将处理结果及相应的视图返回给浏览器。
5. 浏览器解析响应内并渲染视图，若遇到对js文件、css文件及图片等静态资源的引用，则重复上述步骤并向服务器请求这些资源。
6. 浏览器根据其请求到的资源、数据渲染页面，最终向用户呈现一个完整的页面。

以输入 www.baidu.com 为例：

ARP 协议

ARP：Address Resolution Protocol（地址解析协议），解决了同一个局域网上的 IP 地址到 MAC 地址的映射。

• 每台主机都会在自己的 ARP 缓冲区中建立一个 ARP 列表，包含所有的局域网上的各主机和路由器的 IP 地址和 MAC 地址（硬件地址）的对应关系。
• 当源主机需要将一个数据包要发送到目的主机时，会首先检查自己 ARP列表中是否存在该 IP 地址对应的 MAC 地址，如果有，就直接将数据包发送到这个 MAC 地址；如果没有，就向本地网段发起一个 ARP 请求的广播包，查询此目的主机对应的 MAC 地址。此 ARP 请求数据包里包括源主机的 IP 地址、硬件地址、以及目的主机的 IP 地址。
• 网络中所有的主机收到这个 ARP 请求后，会检查数据包中的目的 IP 是否和自己的 IP 地址一致。如果不相同就忽略此数据包；如果相同，该主机首先将发送端的 MAC 地址和 IP 地址添加到自己的 ARP 列表中，如果 ARP 表中已经存在该 IP 的信息，则将其覆盖，然后给源主机发送一个 ARP 响应数据包，告诉对方自己是它需要查找的 MAC 地址。
• 源主机收到这个 ARP 响应数据包后，将得到的目的主机的 IP 地址和 MAC 地址添加到自己的 ARP 列表中，并利用此信息开始数据的传输。如果源主机一直没有收到 ARP 响应数据包，表示 ARP 查询失败。

NAT(Network Address Translation, 网络地址转换)

NAT(Network Address Translation, 网络地址转换)用于解决内网中的主机要和因特网上的主机通信。由 NAT 路由器将主机的本地 IP 地址转换为全球 IP 地址，分为静态转换（转换得到的全球 IP 地址固定不变）和动态 NAT 转换。

常用端口及对应的服务

端口	服务	端口	服务
21	FTP(文件传输协议)	22	SSH
23	Telnet(远程登录服务)	53	DNS域名解析服务
80	HTTP超文本传输协议	443	HTTPS
1080	Sockets	3306	MySQL默认端口号

ping 的原理

ping，Packet Internet Groper，是一种因特网包探索器，用于测试网络连接量的程序。Ping 是工作在 TCP/IP 网络体系结构中应用层的一个服务命令，主要是向特定的目的主机发送 ICMP（Internet Control Message Protocol 因特网报文控制协议）请求报文，测试目的站是否可达及了解其有关状态。

一般来说，ping 可以用来检测网络通不通。它是基于ICMP协议工作的。假设机器 A ping 机器 B，工作过程如下：

1. ping 通知系统，新建一个固定格式的 ICMP 请求数据包。
2. ICMP 协议，将该数据包和目标机器 B 的 IP 地址打包，一起转交给 IP 协议层。
3. IP 层协议将本机 IP 地址为源地址，机器 B 的 IP 地址为目标地址，加上一些其他的控制信息，构建一个 IP 数据包。
4. 先获取目标机器 B 的 MAC 地址。
5. 数据链路层构建一个数据帧，目的地址是 IP 层传过来的 MAC 地址，源地址是本机的 MAC 地址。
6. 机器 B 收到后，对比目标地址，和自己本机的 MAC 地址是否一致，符合就处理返回，不符合就丢弃。
7. 根据目的主机返回的 ICMP 回送回答报文中的时间戳，从而计算出往返时间。
8. 最终显示结果有这几项：发送到目的主机的 IP 地址、发送 & 收到 & 丢失的分组数、往返时间的最小、最大 & 平均值。

IP 地址与 MAC 地址

作用

• MAC 地址是数据链路层和物理层使用的地址，是写在网卡上的物理地址，用来定义网络设备的位置，不可变更。
• IP 地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻辑地址。IP 地址用来区别网络上的计算机。

有了 MAC 地址为什么还需要 IP 地址

如果只使用 MAC 地址进行寻址的话，则需要路由器记住每个 MAC 地址属于哪个子网，不然一次路由器收到数据包都要满世界寻找目的 MAC 地址。而 MAC 地址的长度为 48 位，也就是最多共有 2⁴⁸ 个 MAC 地址，这就意味着每个路由器需要 256T 的内存，显然是不现实的。

和 MAC 地址不同，IP 地址是和地域相关的。在一个子网中的设备，给其分配的 IP 地址前缀都是一样的，这样路由器就能根据 IP 地址的前缀知道这个设备属于哪个子网，剩下的寻址就交给子网内部实现，从而大大减少了路由器所需要的内存。

有了 IP 地址为什么还需要 MAC 地址

• 只有当设备连入网络时，才能根据他进入了哪个子网来为其分配 IP 地址，在设备还没有 IP 地址的时候，或者在分配 IP 的过程中。需要 MAC 地址来区分不同的设备。
• IP 地址可以比作为地址，MAC 地址为收件人，在一次通信过程中，两者是缺一不可的。