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TCP

TCP(Transmission Control Protocol 传输控制协议)是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。
TCP通过校验和、序列号、确认应答、重发控制、连接管理以及窗口控制等机制实现可靠性传输。

TCP三次握手


第一次握手:建立连接时,客户端发送syn包(syn=j)到服务器,并进入SYN_SEND状态,等待服务器确认;
第二次握手:服务器收到syn包,必须确认客户的SYN(ack=j+1),同时自己也发送一个SYN包(syn=k),即SYN+ACK包,此时服务器进入SYN_RECV状态;
第三次握手:客户端收到服务器的SYN+ACK包,向服务器发送确认包ACK(ack=k+1),此包发送完毕,客户端和服务器进入ESTABLISHED状态,完成三次握手。
完成三次握手,客户端与服务器开始传送数据

syn洪水攻击

在S返回一个确认的SYN-ACK包的时候,S可能由于各种原因不会接到C回应的ACK包。这个也就是所谓的半开放连接,S需要 耗费一定的数量的系统内存来等待这个未决的连接,虽然这个数量是受限,但是恶意者可以通过创建很多的半开放式连接来发动SYN洪水攻击 。

TCP四次挥手

  1. 客户端先发送FIN,进入FIN_WAIT1状态
  2. 服务端收到FIN,发送ACK,进入CLOSE_WAIT状态,客户端收到这个ACK,进入FIN_WAIT2状态
  3. 服务端发送FIN,进入LAST_ACK状态
  4. 客户端收到FIN,发送ACK,进入TIME_WAIT状态,服务端收到ACK,进入CLOSE状态

TIME_WAIT的状态就是主动断开的一方(这里是客户端),发送完最后一次ACK之后进入的状态。并且持续时间还挺长的。客户端TIME_WAIT持续2倍MSL时长,在linux体系中大概是60s,转换成CLOSE状态
TIME_WAIT
TIME_WAIT 是主动关闭链接时形成的,等待2MSL时间,约4分钟。主要是防止最后一个ACK丢失。 由于TIME_WAIT 的时间会非常长,因此server端应尽量减少主动关闭连接
CLOSE_WAIT
CLOSE_WAIT是被动关闭连接是形成的。根据TCP状态机,服务器端收到客户端发送的FIN,则按照TCP实现发送ACK,因此进入CLOSE_WAIT状态。但如果服务器端不执行close(),就不能由CLOSE_WAIT迁移到LAST_ACK,则系统中会存在很多CLOSE_WAIT状态的连接。此时,可能是系统忙于处理读、写操作,而未将已收到FIN的连接,进行close。此时,recv/read已收到FIN的连接socket,会返回0。
1. 为什么需要 TIME_WAIT 状态?
假设最终的ACK丢失,server将重发FIN,client必须维护TCP状态信息以便可以重发最终的ACK,否则会发送RST,结果server认为发生错误。TCP实现必须可靠地终止连接的两个方向(全双工关闭),client必须进入 TIME_WAIT 状态,因为client可能面临重发最终ACK的情形。
2. 为什么 TIME_WAIT 状态需要保持 2MSL 这么长的时间?
如果 TIME_WAIT 状态保持时间不足够长(比如小于2MSL),第一个连接就正常终止了。第二个拥有相同相关五元组的连接出现,而第一个连接的重复报文到达,干扰了第二个连接。TCP实现必须防止某个连接的重复报文在连接终止后出现,所以让TIME_WAIT状态保持时间足够长(2MSL),连接相应方向上的TCP报文要么完全响应完毕,要么被丢弃。建立第二个连接的时候,不会混淆。
3. TCP为什么不是两次连接,而是三次握手?
如果A与B两个进程通信,如果仅是两次连接。可能出现的一种情况就是:A发送完请报文以后,由于网络情况不好,出现了网络拥塞,即B延时很长时间后收到报文,即此时A将此报文认定为失效的报文。B收到报文后,会向A发起连接。此时两次握手完毕,B会认为已经建立了连接可以通信,B会一直等到A发送的连接请求,而A对失效的报文回复自然不会处理。依次会陷入B忙等的僵局,造成资源的浪费。
4. 为什么建立连接协议是三次握手,而关闭连接却是四次握手呢?
因为服务端的LISTEN状态下的SOCKET当收到SYN报文的建连请求后,它可以把ACK和SYN(ACK起应答作用,而SYN起同步作用)放在一个报文里来发送。但关闭连接时,当收到对方的FIN报文通知时,它仅仅表示对方没有数据发送给你了;但未必你所有的数据都全部发送给对方了,所以你可以未必会马上会关闭SOCKET,也即你可能还需要发送一些数据给对方之后,再发送FIN报文给对方来表示你同意现在可以关闭连接了,所以它这里的ACK报文和FIN报文多数情况下都是分开发送的。
5.为什么TIME_WAIT状态还需要等2MSL后才能返回到CLOSED状态?
虽然双方都同意关闭连接了,而且握手的4个报文也都协调和发送完毕,按理可以直接回到CLOSED状态(就好比从SYN_SEND状态到 ESTABLISH状态那样);但是因为我们必须要假想网络是不可靠的,你无法保证你最后发送的ACK报文会一定被对方收到,因此对方处于 LAST_ACK状态下的SOCKET可能会因为超时未收到ACK报文,而重发FIN报文,所以这个TIME_WAIT状态的作用就是用来重发可能丢失的 ACK报文。

TCP如何保证可靠传输?

  1. 三次握手。
  2. 将数据截断为合理的长度。应用数据被分割成 TCP 认为最适合发送的数据块(按字节编号,合理分片)
  3. 超时重发。当 TCP 发出一个段后,它启动一个定时器,如果不
    能及时收到一个确认就重发
  4. 对于收到的请求,给出确认响应
  5. 校验出包有错,丢弃报文段,不给出响应
  6. 对失序数据进行重新排序,然后才交给应用层
  7. 对于重复数据 , 能够丢弃重复数据
  8. 流量控制。TCP 连接的每一方都有固定大小的缓冲空间。TCP 的接收端
    只允许另一端发送接收端缓冲区所能接纳的数据。这将防止较快主机致使较慢主机的缓冲
    区溢出。
  9. 拥塞控制。当网络拥塞时,减少数据的发送。

    滑动窗口

    TCP 利用滑动窗口实现流量控制的机制。
    滑动窗口(Sliding window)是一种流量控制技术。早期的网络通信中,通信双方不会考虑网络的拥挤情况直接发送数据。由于大家不知道网络拥塞状况,同时发送数据,导致中间节点阻塞掉包,谁也发不了数据,所以就有了滑动窗口机制来解决此问题。
    TCP 中采用滑动窗口来进行传输控制,滑动窗口的大小意味着接收方还有多大的缓冲区可以用于接收数据。发送方可以通过滑动窗口的大小来确定应该发送多少字节的数据。当滑动窗口为 0 时,发送方一般不能再发送数据报,但有两种情况除外,一种情况是可以发送紧急数据,例如,允许用户终止在远端机上的运行进程。另一种情况是发送方可以发送一个 1 字节的数据报来通知接收方重新声明它希望接收的下一字节及发送方的滑动窗口大小。

    流量控制

    TCP 利用滑动窗口实现流量控制。
    流量控制是为了控制发送方发送速率,保证接收方来得及接收。
    接收方发送的确认报文中的窗口字段可以用来控制发送方窗口大小,从而影响发送方的发送速率。将窗口字段设置为 0,则发送方不能发送数据。

拥塞控制

拥塞控制就是防止过多的数据注入网络中,这样可以使网络中的路由器或链路不致过载。拥塞控制是一个全局性的过程,和流量控制不同,流量控制指点对点通信量的控制。
拥塞处理包括了四个算法,分别为:慢开始,拥塞避免,快速重传,快速恢复。

慢开始

发送方维持一个叫做拥塞窗口cwnd(congestion window)的状态变量。拥塞窗口的大小取决于网络的拥塞程度,并且动态地在变化。发送方让自己的发送窗口等于拥塞窗口,另外考虑到接受方的接收能力,发送窗口可能小于拥塞窗口。
慢开始算法的思路就是,不要一开始就发送大量的数据,先探测一下网络的拥塞程度,也就是说由小到大逐渐增加拥塞窗口的大小。

拥塞避免

拥塞避免算法让拥塞窗口缓慢增长,即每经过一个往返时间RTT就把发送方的拥塞窗口cwnd加1,而不是加倍。这样拥塞窗口按线性规律缓慢增长。

1
2
3
当cwnd<ssthresh时,使用慢开始算法。
当cwnd>ssthresh时,改用拥塞避免算法。
当cwnd=ssthresh时,慢开始与拥塞避免算法任意。

无论是在慢开始阶段还是在拥塞避免阶段,只要发送方判断网络出现拥塞(其根据就是没有收到确认,虽然没有收到确认可能是其他原因的分组丢失,但是因为无法判定,所以都当做拥塞来处理),就把慢开始门限设置为出现拥塞时的发送窗口大小的一半。然后把拥塞窗口设置为1,执行慢开始算法。

快速重传

快重传要求接收方在收到一个失序的报文段后就立即发出重复确认(为的是使发送方及早知道有报文段没有到达对方)而不要等到自己发送数据时捎带确认。快重传算法规定,发送方只要一连收到三个重复确认就应当立即重传对方尚未收到的报文段,而不必继续等待设置的重传计时器时间到期。

快速恢复

快恢复算法,有以下两个要点:

  1. 当发送方连续收到三个重复确认时,就执行“乘法减小”算法,把ssthresh门限减半。但是接下去并不执行慢开始算法。
  2. 考虑到如果网络出现拥塞的话就不会收到好几个重复的确认,所以发送方现在认为网络可能没有出现拥塞。所以此时不执行慢开始算法,而是将cwnd设置为ssthresh的大小,然后执行拥塞避免算法。

    tcp怎么保证包的顺序

  3. 主机每次发送数据时,TCP就给每个数据包分配一个序列号并且在一个特定的时间内等待接收主机对分配的这个序列号进行确认,
  4. 如果发送主机在一个特定时间内没有收到接收主机的确认,则发送主机会重传此数据包。
  5. 接收主机利用序列号对接收的数据进行确认,以便检测对方发送的数据是否有丢失或者乱序等,
  6. 接收主机一旦收到已经顺序化的数据,它就将这些数据按正确的顺序重组成数据流并传递到高层进行处理。

    TCP协议规定2MSL等待的原因

  7. 保证TCP协议的全双工连接能够可靠关闭
  8. 保证这次连接的重复数据段从网络中消失

TCP粘包和拆包

TCP是个“流”协议,所谓流,就是没有界限的一串数据。TCP底层并不了解上层业务数据的具体含义,它会根据TCP缓冲区的实际情况进行包的划分,所以在业务上认为,一个完整的包可能会被TCP拆分成多个包进行发送,也有可能把多个小的包封装成一个大的数据包发送,这就是所谓的TCP粘包和拆包的问题。

解决方法

1、解决思路是在封装自己的包协议:包=包内容长度(4byte)+包内容

  • 对于粘包问题先读出包头即包体长度n,然后再读取长度为n的包内容,这样数据包之间的边界就清楚了。
  • 对于断包问题先读出包头即包体长度n,由于此次读取的缓存区长度小于n,这时候就需要先缓存这部分的内容,等待下次read事件来时拼接起来形成完整的数据包。

2、在包尾部增加回车或者空格符等特殊字符进行分割,典型的如FTP协议
3、其它复杂的协议,如RTMP协议等。

TCP_NODELAY与Nagle算法

传统的传输模式很容易将窄窄的带宽挤满而丢包,再重传、再丢包的恶性循环。
于是Nagle算法通过先把数据缓存起来再一起发送,减少需要传输的数据包,提高效率,唯一的不足是,可能会有一些延迟。
启动TCP_NODELAY,就意味着禁用了Nagle算法,允许小包的发送,数据传输非常少,延时较低。

为什么UDP不会粘包

  1. TCP协议是面向流的协议,UDP是面向消息的协议
  2. UDP段都是一条消息,应用程序必须以消息为单位提取数据,不能一次提取任意字节的数据
  3. UDP具有保护消息边界,在每个UDP包中就有了消息头(消息来源地址,端口等信息)

    TCP Keepalive

作用
1. 探测连接的对端是否存活
2. 防止中间设备因超时删除连接相关的连接表
定义一个时间段,在这个时间段内,如果没有任何连接相关的活动,TCP 保活机制会开始作用,每隔一个时间间隔,发送一个探测报文,该探测报文包含的数据非常少,如果连续几个探测报文都没有得到响应,则认为当前的 TCP 连接已经死亡,系统内核将错误信息通知给上层应用程序
上述的可定义变量,分别被称为保活时间、保活时间间隔和保活探测次数,默认设置是 7200 秒(2 小时)、75 秒和 9 次探测。
如果开启了 TCP 保活,需要考虑以下几种情况:

  1. 第一种,对端程序是正常工作的。当 TCP 保活的探测报文发送给对端, 对端会正常响应,这样 TCP 保活时间会被重置,等待下一个 TCP 保活时间的到来。
  2. 第二种,对端程序崩溃并重启。当 TCP 保活的探测报文发送给对端后,对端是可以响应的,但由于没有该连接的有效信息,会产生一个 RST 报文,这样很快就会发现 TCP 连接已经被重置。
  3. 第三种,是对端程序崩溃,或对端由于其他原因导致报文不可达。当 TCP 保活的探测报文发送给对端后,石沉大海,没有响应,连续几次,达到保活探测次数后,TCP 会报告该 TCP 连接已经死亡。

问题:

  1. 在短暂的故障期间,Keepalive设置不合理时可能会因为短暂的网络波动而断开健康的TCP连接
  2. 需要消耗额外的宽带和流量
  3. 在以流量计费的互联网环境中增加了费用开销
    HTTP协议的Keep-Alive意图在于TCP连接复用,同一个连接上串行方式传递请求-响应数据;TCP的Keepalive机制意图在于探测连接的对端是否存活。

    HTTP

    HTTP协议是Hyper Text Transfer Protocol(超文本传输协议)的缩写,是用于从万维网(WWW:World Wide Web )服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。

    特点

  4. 简单快速:客户向服务器请求服务时,只需传送请求方法和路径。请求方法常用的有GET、HEAD、POST。每种方法规定了客户与服务器联系的类型不同。由于HTTP协议简单,使得HTTP服务器的程序规模小,因而通信速度很快。
  5. 灵活:HTTP允许传输任意类型的数据对象。正在传输的类型由Content-Type加以标记。
  6. 无连接:无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求,并收到客户的应答后,即断开连接。采用这种方式可以节省传输时间。
  7. 无状态:HTTP协议是无状态协议。无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力。缺少状态意味着如果后续处理需要前面的信息,则它必须重传,这样可能导致每次连接传送的数据量增大。另一方面,在服务器不需要先前信息时它的应答就较快。
  8. 支持B/S及C/S模式。

    HTTP/2.0 相比1.0的改进

    1、多路复用
    多路复用允许同时通过单一的HTTP/2连接发起多重的请求-响应消息
    2、二进制分帧
    HTTP/2为了改进传输性能、实现低延迟和高吞吐量,在应用层(HTTP/2)和传输层(TCP or UDP)之间增加一个二进制分帧层,在二进制分帧层中, HTTP/2 会将所有传输的信息分割为更小的消息和帧(frame),并对它们采用二进制格式的编码。
    3、首部压缩
    HTTP/1.1并不支持 HTTP 首部压缩,而 HTTP/2 则使用了专门为首部压缩而设计的 HPACK 算法
    4、服务端推送
    服务端推送是一种在客户端请求之前发送数据的机制。在 HTTP/2 中,服务器可以对客户端的一个请求发送多个响应。如果客户端早已在缓存中有了一份 copy,HTTP/2 允许客户端通过 RESET_STREAM 主动取消 Push 。另一个方案,客户端使用一个简洁的 Cache Digest 来告诉服务器,哪些东西已经在缓存,因此服务器也就会知道哪些是客户端所需要的。

    通信传输流


    发送端在层与层之间传输数据时,每经过一层时必定会被打上一个该层所属的首部信息。反之,接收端在层与层传输数据时,每经过一层时会把对应的首部消去
    ARP 是一种用以解析地址的协议,根据通信方的 IP 地址就可以反查出对应的 MAC 地址。

    各种协议与HTTP协议的关系

    请求消息Request和响应消息Response

    下面则是从客户端发送给某个 HTTP 服务器端的请求报文中的内容:
    1
    2
    GET /index.htm HTTP/1.1
    Host: hackr.jp
    起始行开头的GET表示请求访问服务器的类型,称为方法(method)。随后的字符串 /index.htm 指明了请求访问的资源对象,
    也叫做请求 URI(request-URI)。最后的 HTTP/1.1,即 HTTP 的版本号,用来提示客户端使用的 HTTP 协议功能。
    综合来看,这段请求内容的意思是:请求访问某台 HTTP 服务器上的/index.htm 页面资源。
    请求报文是由请求方法、请求 URI、协议版本、可选的请求首部字段和内容实体构成的。
    请求内容的处理结果以响应的形式返回:
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    HTTP/1.1 200 OK
    Date: Tue, 10 Jul 2012 06:50:15 GMT
    Content-Length: 362
    Content-Type: text/html
    <html>
    ……
    在起始行开头的 HTTP/1.1 表示服务器对应的 HTTP 版本。紧挨着的 200 OK 表示请求的处理结果的状态码(status code)和原因
    短语(reason-phrase)。下一行显示了创建响应的日期时间,是首部字段(header field)内的一个属性。
    接着以一空行分隔,之后的内容称为资源实体的主体(entitybody)。

    HTTP是无状态协议

    HTTP 协议自身不具备保存之前发送过的请求或响应的功能,这是为了更快地处理大量事务,确保协议的可伸缩性,而特意把 HTTP 协议设计成如此简单的。
    HTTP/1.1 虽然是无状态协议,但为了实现期望的保持状态功能,于是引入了 Cookie 技术。有了 Cookie 再用 HTTP 协议通信,就可以管理状态了。

    Keep-Alive模式

    当使用普通模式,即非KeepAlive模式时,每个请求/应答客户和服务器都要新建一个连接,完成之后立即断开连接(HTTP协议为无连接的协议);当使用Keep-Alive模式(又称持久连接、连接重用)时,Keep-Alive功能使客户端到服务器端的连接持续有效,当出现对服务器的后继请求时,Keep-Alive功能避免了建立或者重新建立连接。

    http 1.0中默认是关闭的,需要在http头加入”Connection: Keep-Alive”,才能启用Keep-Alive;http 1.1中默认启用Keep-Alive,如果加入”Connection: close “,才关闭
    当HTTP采用keepalive模式,当客户端向服务器发生请求之后,客户端如何判断服务器的数据已经发生完成?
    1、使用消息首部字段Conent-Length
    故名思意,Conent-Length表示实体内容长度,客户端(服务器)可以根据这个值来判断数据是否接收完成。但是如果消息中没有Conent-Length,那该如何来判断呢?又在什么情况下会没有Conent-Length呢?请继续往下看……
    2、使用消息首部字段Transfer-Encoding
    当客户端向服务器请求一个静态页面或者一张图片时,服务器可以很清楚的知道内容大小,然后通过Content-length消息首部字段告诉客户端需要接收多少数据。但是如果是动态页面等时,服务器是不可能预先知道内容大小,这时就可以使用Transfer-Encoding:chunk模式来传输数据了。即如果要一边产生数据,一边发给客户端,服务器就需要使用”Transfer-Encoding: chunked”这样的方式来代替Content-Length。
    chunk编码将数据分成一块一块的发生。Chunked编码将使用若干个Chunk串连而成,由一个标明长度为0的chunk标示结束。每个Chunk分为头部和正文两部分,头部内容指定正文的字符总数(十六进制的数字)和数量单位(一般不写),正文部分就是指定长度的实际内容,两部分之间用回车换行(CRLF)隔开。在最后一个长度为0的Chunk中的内容是称为footer的内容,是一些附加的Header信息(通常可以直接忽略)。

    状态码

  • 200 OK //客户端请求成功
  • 301 Moved Permanently //永久重定向,使用域名跳转
  • 302 Found // 临时重定向,未登陆的用户访问用户中心重定向到登录页面
  • 400 Bad Request //客户端请求有语法错误,不能被服务器所理解
  • 401 Unauthorized //请求未经授权,这个状态代码必须和WWW-Authenticate报头域一起使用
  • 403 Forbidden //服务器收到请求,但是拒绝提供服务
  • 404 Not Found //请求资源不存在,eg:输入了错误的URL
  • 500 Internal Server Error //服务器发生不可预期的错误
  • 503 Server Unavailable //服务器当前不能处理客户端的请求,一段时间后可能恢复正常

    HTTP方法

  1. get:客户端向服务端发起请求,获得资源。请求获得URL处所在的资源
  2. post:向服务端提交新的请求字段。请求URL的资源后添加新的数据
  3. head:请求获取URL资源的响应报告,即获得URL资源的头部
  4. patch:请求局部修改URL所在资源的数据项
  5. put:请求修改URL所在资源的数据元素
  6. delete:请求删除url资源的数据

    GET和POST区别

    GET

    请注意,查询字符串(名称/值对)是在 GET 请求的 URL 中发送的:
    1
    /test/demo_form.asp?name1=value1&name2=value2
  7. GET 请求可被缓存
  8. GET 请求保留在浏览器历史记录中
  9. GET 请求可被收藏为书签
  10. GET 请求不应在处理敏感数据时使用
  11. GET 请求有长度限制(浏览器通常都会限制url长度在2K个字节,而(大多数)服务器最多处理64K大小的url)
  12. GET 请求只应当用于取回数据
  13. GET产生一个TCP数据包(对于GET方式的请求,浏览器会把http header和data一并发送出去,服务器响应200(返回数据))

    POST

    请注意,查询字符串(名称/值对)是在 POST 请求的 HTTP 消息主体中发送的:
    1
    2
    3
    POST /test/demo_form.asp HTTP/1.1
    Host: w3schools.com
    name1=value1&name2=value2
  14. POST 请求不会被缓存
  15. POST 请求不会保留在浏览器历史记录中
  16. POST 不能被收藏为书签
  17. POST 请求对数据长度没有要求
  18. POST产生两个TCP数据包(对于POST,浏览器先发送header,服务器响应100 continue,浏览器再发送data,服务器响应200 ok(返回数据))

    相同点

    HTTP的底层是TCP/IP。所以GET和POST的底层也是TCP/IP,也就是说,GET/POST都是TCP链接。GET和POST能做的事情是一样的。你要给GET加上request body,给POST带上url参数,技术上是完全行的通的。

    一次完整的HTTP请求过程

    域名解析 –> 发起TCP的3次握手 –> 建立TCP连接后发起http请求 –> 服务器响应http请求,浏览器得到html代码 –> 浏览器解析html代码,并请求html代码中的资源(如js、css、图片等) –> 浏览器对页面进行渲染呈现给用户

    HTTP长连接

    在HTTP1.0和HTTP1.1协议中都有对长连接的支持。其中HTTP1.0需要在request中增加”Connection: keep-alive“ header才能够支持,而HTTP1.1默认支持.
    http1.0请求与服务端的交互过程:
  19. 客户端发出带有包含一个header:”Connection: keep-alive“的请求
  20. 服务端接收到这个请求后,根据http1.0和”Connection: keep-alive“判断出这是一个长连接,就会在response的header中也增加”Connection: keep-alive“,同是不会关闭已建立的tcp连接.
  21. 客户端收到服务端的response后,发现其中包含”Connection: keep-alive“,就认为是一个长连接,不关闭这个连接。并用该连接再发送request.转到a)
    URI是以一种抽象的,高层次概念定义统一资源标识,URL是一种具体的URI,它是URI的一个子集,它不仅唯一标识资源,而且还提供了定位该资源的信息。

    HTTPS和HTTP的区别

  22. https协议需要到CA申请证书,一般免费证书很少,需要交费。
  23. 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。
  24. http的连接很简单,是无状态的;HTTPS协议是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议,比http协议安全。
  25. http默认使用80端口,https默认使用443端口

    HTTP的缺点

  26. 通信使用明文(不加密) , 内容可能会被窃听
  27. 不验证通信方的身份, 因此有可能遭遇伪装
  28. 无法证明报文的完整性, 所以有可能已遭篡改

    HTTPS

HTTPS 并非是应用层的一种新协议。 只是 HTTP 通信接口部分用SSL(Secure Socket Layer) 和 TLS(Transport Layer Security) 协议代替而已。
通常, HTTP 直接和 TCP 通信。 当使用 SSL时, 则演变成先和 SSL通信, 再由 SSL和 TCP 通信了。 简言之, 所谓 HTTPS, 其实就是身披SSL协议这层外壳的 HTTP。
SSL是独立于 HTTP 的协议, 所以不光是 HTTP 协议, 其他运行在应用层的 SMTP 和 Telnet 等协议均可配合 SSL协议使用。 可以说 SSL是当今世界上应用最为广泛的网络安全技术

https是如何保证数据传输的安全

https实际就是在TCP层与http层之间加入了SSL/TLS来为上层的安全保驾护航,主要用到对称加密、非对称加密、证书,等技术进行客户端与服务器的数据加密传输,最终达到保证整个通信的安全性。

SSL/TLS

  1. SSL 是“Secure Sockets Layer”的缩写,中文叫做“安全套接层”
  2. 因为原先互联网上使用的HTTP协议是明文的,存在很多缺点——比如传输内容会被偷窥(嗅探)和篡改。发明 SSL 协议,就是为了解决这些问题。
    SSL 因为应用广泛,IETF 就把 SSL 标准化。标准化之后的名称改为 TLS(是“Transport Layer Security”的缩写),中文叫做“传输层安全协议”。所以两个是没区别的

SSL/TLS作用

  1. 认证用户和服务器,确保数据发送到正确的客户机和服务器;

  2. 加密数据以防止数据中途被窃取;

  3. 维护数据的完整性,确保数据在传输过程中不被改变。

    网络为什么要分层

    网络协议分层,和计算机领域的其他分层,比如三层架构的分层,在本质上是一样的。分层的本质是通过分离关注点而让问题简单化。再说一遍,分层的本质是通过分离关注点而让问题简单化。
    当一个系统足够复杂时,通过聚合分为不同层次, 每层都是内聚的,对外屏蔽复杂性。 那么宏观上看去,管理和问题定位很容易到具体层次。 然后层层递进,很容易定位问题。

  4. 只关注整个结构中的其中某一层,它只需要知道通过与底层的接口就可以获得所需要的服务;

  5. 可以很容易的用新的实现来替换原有层次的实现

  6. 可以降低层与层之间的依赖

  7. 使得复杂的计算机网络系统变得易于设计,实现和标准化

  8. 利于各层逻辑的复用

    URI和URL

    URI(Uniform Resource Identifier 的缩写,统一资源标识符),用来唯一的标识一个资源。
    Web上可用的每种资源如HTML文档、图像、视频片段、程序等都是一个来URI来定位的。
    URI一般由三部组成:

  9. 访问资源的命名机制

  10. 存放资源的主机名

  11. 资源自身的名称,由路径表示,着重强调于资源。
    URL(Uniform/Universal Resource Locator 的缩写,统一资源定位符),它是一种具体的URI,即URL可以用来标识一个资源,而且还指明了如何locate这个资源。
    URL是Internet上用来描述信息资源的字符串,主要用在各种WWW客户程序和服务器程序上,特别是著名的Mosaic。
    采用URL可以用一种统一的格式来描述各种信息资源,包括文件、服务器的地址和目录等。URL一般由三部组成:

  12. 协议(或称为服务方式)

  13. 存有该资源的主机IP地址(有时也包括端口号)

  14. 主机资源的具体地址。如目录和文件名等

    为什么有IP地址还需要MAC地址

    IP可以保证要发送的包在网络中传输,到达目标服务器所在的局域网的网关。
    但是到了网关后,IP就没用了,因为局域网的IP对应的机器是不确定的,可能今天对应A机器,明天对应B机器。
    所以在局域网中使用IP寻址是不严谨的,这时就需要MAC地址来唯一对应一台机器,这样网络包就可以准确的传输到需要的主机上了

    DNS使用的协议

    既使用TCP又使用UDP
    首先了解一下TCP与UDP传送字节的长度限制:

  15. UDP报文的最大长度为512字节,而TCP则允许报文长度超过512字节。当DNS查询超过512字节时,协议的TC标志出现删除标志,这时则使用TCP发送。通常传统的UDP报文一般不会大于512字节。
    区域传送时使用TCP,主要有一下两点考虑:

  16. 辅域名服务器会定时(一般时3小时)向主域名服务器进行查询以便了解数据是否有变动。如有变动,则会执行一次区域传送,进行数据同步。区域传送将使用TCP而不是UDP,因为数据同步传送的数据量比一个请求和应答的数据量要多得多。

  17. TCP是一种可靠的连接,保证了数据的准确性。
    域名解析时使用UDP协议:

  18. 客户端向DNS服务器查询域名,一般返回的内容都不超过512字节,用UDP传输即可。不用经过TCP三次握手,这样DNS服务器负载更低,响应更快。虽然从理论上说,客户端也可以指定向DNS服务器查询的时候使用TCP,但事实上,很多DNS服务器进行配置的时候,仅支持UDP查询包。

    幂等

    一个幂等操作的特点是其任意多次执行所产生的影响均与一次执行的影响相同。幂等函数,或幂等方法,是指可以使用相同参数重复执行,并能获得相同结果的函数。这些函数不会影响系统状态,也不用担心重复执行会对系统造成改变。例如,“getUsername()和setTrue()”函数就是一个幂等函数.

    Cookies和Session区别

  19. Cookies是一种能够让网站服务器把少量数据储存到客户端的硬盘或内存,或是从客户端的硬盘读取数据的一种技术。Cookies是当你浏览某网站时,由Web服务器置于你硬盘上的一个非常小的文本文件,它可以记录你的用户ID、密码、浏览过的网页、停留的时间等信息。
    session: 当用户请求来自应用程序的 Web 页时,如果该用户还没有会话,则 Web 服务器将自动创建一个 Session 对象。当会话过期或被放弃后,服务器将终止该会话。
    cookie机制:采用的是在客户端保持状态的方案,而session机制采用的是在服务端保持状态的方案。同时我们看到由于服务器端保持状态的方案在客户端也需要保存一个标识,所以session机制可能需要借助cookie机制来达到保存标识的目的。

  20. Session是服务器用来跟踪用户的一种手段,每个Session都有一个唯一标识:session ID。当服务器创建了Session时,给客户端发送的响应报文包含了Set-cookie字段,其中有一个名为sid的键值对,这个键值Session ID。客户端收到后就把Cookie保存浏览器,并且之后发送的请求报表都包含SessionID。HTTP就是通过Session和Cookie这两个发送一起合作来实现跟踪用户状态,Session用于服务端,Cookie用于客户端

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