计算机网络概论
分析方法
自底向上
从简单开始，逐渐变复杂
将模块逐步拼凑成一个系统
自顶向下
从复杂开始，逐渐变简单
从复杂的系统问题入手，拆分为模块问题
计算机网络基础
网络组成部分
主机：客户端和服务端
路由器
网络项协议
网络结构：网络的网络
本地网络
三个本地网络节点的网络
全国通信网络：本地网络的网络
区域网络、城域网和广域网
网络分层
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
表头和载荷
HTTP协议示例
链路层——本地帧头部
链路层——IP协议头部
运输层——TCP协议头部
应用层——HTTP协议头部
TCP协议格式
小结
网络组成部分：由主机、路由器、交换机等组成
网络结构：网络的网络
信息交换方式：电路交换和分组交换
网络分层：分清职责、物理层、链路层、网络层、运输层和应用层
网络协议：标头和载荷
web中的网络
HTTP协议
HTTP连接模型
队头堵塞
HTTP2：帧带来的额外好处
调整相应传输的优先级
头部压缩
Server Push
HTTP2：队头堵塞，但是在TCP上
TCP包0：包含了（style.css的第一行内容）的HTTP2的帧
TCP包1：包含了（main.js的全部内容）的HTTP2的帧
TCP包2：包含了（style.css的第2行内容）的HTTP2的帧
TCP包3：包含了（style.css的第3行内容）的HTTP2的帧
HTTP2：RTT启动
HTTP3：QUIC
Quick UDP Internet Connection
现存网络设备对TCP和UDP支持已经僵化
UDP不靠谱但是QUIC靠谱
QUIC可以为除HTTP协议以外的应用层协议提供支持
HTTP3：QUIC-1 RTT
QUIC 第一次访问
QUIC 第二次访问
CDN：DNS劫持
域名解析一般由网络自己处理
要加速的域名则重定向到CDN厂商的域名解析服务处理
CDN厂商根据来源确定最近的CDN服务器的IP
用户直接访问最近的CDN服务器
WebSocket
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
WebSocket：示例
服务器代码
客户端代码
WebSocket：升级
WebSocket：发送消息
小结
HTTP 1 2 3 的演进历史
CSN解决了HTTP协议之外的问题
WebSocket从HTTP协议升级而来
网络安全
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
网络安全：对称加密和非对称加密
对称加密：加密、解密用同样的秘钥
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
网络安全：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
网络安全：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
怎么在不安全的信道交换秘密信息？
网络安全L完整性和身份验证
完整性和身份验证相互关联
网络安全：如何实现机密性
网络安全：如何实现完整性
密码散列函数性质：找到两个不同的输入使之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
有明文m，密码散列函数H
计算H（m）获得哈希值h
将m和h组合成新信息m+h
接收方拆分m+h，重新计算H（m）得h‘，对比h’和h
有明文m，密码散列函数H，以及一个密钥s
计算H（m+s）获得哈希值h
将m和h组成成新信息m+h
接收方拆分m+h，重新计算H（m+s）得h‘，对比h’和h
网络安全：如何实现身份验证
签名：用于鉴别身份和防止伪造
非对称加密性质：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
保证了机密性、完整性和身份验证
数字签名：对明文内容的哈希值使用私钥加密，验证者使用公钥验证
数字签名（指纹）=私钥加密（密码散列函数（原文））
消息=原文+数字签名
一般用于对公开内容（如包含公钥的证书）进行数字签名，防止篡改
证书链示例
网络安全：HTTPS
把HTTP的明文改成密文，再验证身份，即HTTPS
HTTPS=HTTPS+TLS
TLS=身份验证+加解密
身份验证靠PKI
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
KPI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完成了除客户端验证以外的特性，客户端身份验证靠HTTP协议实现
参考文献和书籍推荐
