网络知识
协议
记录常见网络协议的概念和应用
CDN
Content Delivery Network，内容分发网络
网站可以预先把内容分发至全国各地的加速节点。这样用户就可以就近获取所需内容，避免网络拥堵、地域、运营商等因素带来的访问延迟问题，有效提升下载速度、降低响应时间，提供流畅的用户体验。
好处
CDN 技术消除了不同运营商之间互联的瓶颈造成的影响，实现了跨运营商的网络加速，保证不同网络中的用户都能得到良好的访问质量
广泛分布的 CDN 节点加上节点之间的智能冗余机制，可以有效地预防黑客入侵以及降低各种 DDoS 攻击对网站的影响，同时保证较好的服务质量
工作流程
- 当在地址栏输入一个地址后，先经过本地 DNS 服务器解析，如果本地 DNS 没有相应域名的缓存，则本地 DNS 系统会将域名的解析权交给 CNAME 指向的 CDN 专用的 DNS 服务器
- CDN 的 DNS 服务器将CDN 的全局负载均衡设备IP 返回给用户
- 用户向 CDN 的全局负载均衡设备发起 URL 访问请求。
- CDN 全局负载均衡设备根据用户 IP 地址，以及用户请求的 URL，选择一台用户所属区域的区域负载均衡设备，并将请求转发到此设备上。
- 基于以下这些条件的综合分析之后，区域负载均衡设备会选择一个最优的缓存服务器节点，并从缓存服务器节点处得到缓存服务器的 IP 地址，最终将得到的 IP 地址返回给全局负载均衡设备
- 根据用户 IP 地址，判断哪一个边缘节点距用户最近
- 根据用户所请求的 URL 中携带的内容名称，判断哪一个边缘节点上有用户所需内容；
- 查询各个边缘节点当前的负载情况，判断哪一个边缘节点尚有服务能力。
- 全局负载均衡设备把服务器的 IP 地址返回给用户。
- 用户向缓存服务器发起请求，缓存服务器响应用户请求，将用户所需内容传送到用户终端。如果这台缓存服务器上并没有用户想要的内容，而区域均衡设备依然将它分配给了用户，那么这台服务器就要向它的上一级缓存服务器请求内容，直至追溯到网站的源服务器将内容拉到本地。
1 | /* 总结 |
组成
中心节点包括CDN 网管中心和全局负载均衡 DNS 重定向解析系统，负责整个 CDN 网络的分发及管理。
CDN 边缘节点主要指异地分发节点，由负载均衡设备、高速缓存服务器两部分组成。
DNS
在网络的世界中，域名只是为了便于记忆和识别的唯一地址，真正起作用的还是 IP 地址
DNS 系统正是存储了域名和 IP 之间的对应关系，所以请求的时候需要到 DNS 服务器上找到域名对应的 IP
解析流程
- 浏览器缓存，所以一般修改完 hosts 文件需要重启一下浏览器，否则默认还是走浏览器的缓存．可以找到则返回，向下一级查找
- 本机系统缓存，即 hosts 文件，其中存储了域名和其 IP 的映射．DNS 劫持
- 本地域名解析服务系统，本地域名系统 LDNS 一般都是本地区的域名服务器，离当前位置较近．LDNS 一般都缓存了大部分的域名解析的结果，大部分的解析工作到这里就差不多已经结束了，以下为迭代查询
- 根域名解析，本地域名解析服务器无法解析时，会向13 根发起域名解析请求
- 根域名解析服务器返回*gTLD(Generic top-level domain)*给本地解析服务器，即该域名所属的顶级域及其所在的服务器，顶级域名即如：.com .cn 等等
- 本地解析服务器已知顶级域名服务器地址后，发起解析请求
- 顶级域名解析服务器返回
权限域名服务器信息给本地解析服务器，权限域名服务器即如：taobao.com - 本地解析服务器已知权限域名服务器地址后，发起解析请求.
- 限域名服务器返回域名对应的 IP 地址给本地解析服务器
- 本地解析服务器缓存相关信息，并返回给用户
- 迭代查询和递归查询
TCP
传输控制协议(transmission control protocol)
SYN(synchronous)，ACK(acknowledgement)，PSH(push)，FIN(finish)，RST(reset)，URG(urgent)，seq(sequence number)
三次握手
工作流程
- 客户端向服务端发送 SYN 表示想要建立连接
- 服务端收到客户端的 SYN，返回 ACK 表示收到建立连接请求，此时客户端-服务端的连接建立
- 服务端向客户端发送 SYN 表示想要建立连接
- 客户端收到服务端的 SYN，返回 ACK 表示收到建立连接请求，此时服务端-客户端的连接建立
- 第二步和第三步可以合成一步，因此要想建立连接至少有三步
数据传输
四次挥手
工作流程
- 客户端发送 FIN 给服务端，表示要断开连接
- 服务端收到 FIN，返回给客户端 ACK 表示客户端-服务端的连接已断开
- 服务端发送 FIN 给客户端，表示要断开连接
- 客户端收到 FIN，返回给服务端 ACK 表示服务端-客户端的连接已断开
UDP
HTTP
存在的问题
通信使用明文（未经加密的报文），内容可能被窃听
- HTTP 协议在通信过程中不会对数据进行加密，采用明文传输，可能会导致数据泄漏，数据篡改，流量劫持等安全问题，通过一些手段很容易就知道通信内容了
无法证明报文的完整性，可能遭到篡改
- HTTP 协议无法证明通信报文的完整性，无法确认收到的数据是否和发送的数据一致
不验证通信方的身份，可能遭遇伪装
HTTP2
SSL / TLS
SSL(Secure Sockets Layer)
两个问题
如何保证公钥不会被篡改
- 公钥是放在数字证书中的，如果证书是可信的，那么公钥也就是可信的
非对称加密计算耗时太多，如何解决效率问题
- SSL 通信过程中采用非对称加密 + 对称加密的加密方式．首先进行非对称加密，得到公钥和私钥，使用公钥私钥对对称加密的秘钥进行加密，之后就不用公钥和私钥了．数据传输的加密使用的是对称加密，对称加密效率很高，可以解决加密耗时的问题
工作流程（握手）
基本过程
1 | 1. 客户端向服务器索要并验证公钥 |
详细过程
客户端发出请求
- 首先，客户端（通常是浏览器）先向服务器发出加密通信的请求
- 在这一步，客户端主要向服务器提供以下信息
1 | 1. 支持的协议版本，比如TSL 1.0版 |
服务器回应客户端
- 服务器收到客户端的请求后，做出回应，回应包含以下内容
1 | 1. 确认使用的加密通信协议的版本，如果浏览器和服务器支持的版本不一致，服务器将关闭加密通信 |
客户端回应服务端
- 客户端收到服务器回应以后，首先验证服务器证书。如果证书不是可信机构颁布、或者证书中的域名和实际域名不一致、或者证书已经过期，就会向访问者显示一个警告，由其选择是否还要继续通信
- 如果证书没有问题，客户端就会从证书中取出服务器的公钥，然后，向服务器发送下面三项信息
- 到这一步为止，一共出现了三个随机数，然后用事先商量好的加密方法对随机数进行加密，生成最终的对话密钥，至于为什么要生成三个随机数，是因为让随机更加随机
1 | 1. 一个随机数，该随机数用服务器公钥加密，防止被窃听 |
服务器的最后回应
- 服务器收到客户端的第三个随机数之后，计算生成本次会话所用的‘会话密钥’，然后向客户端最后发送下面信息
- 致辞，整个握手阶段全部结束。接下来，客户端与服务器进入加密通信，就完全是使用普通的 HTTP 协议，只不过用‘会话密钥’加密内容
1 | 1. 编码改变通知，表示随后的信息都将用双方商定的加密方法和密钥发送 |
HTTPS
HTTPS 是在 HTTP 上建立 SSL 加密层，并对传输数据进行加密，是HTTP 协议的安全版
HTTPS 的优势
- 数据隐私性：通信内容经过加密，每个链接生成一个唯一的加密密钥．采用加密(对称加密 + 非对称加密)解决
- 数据完整性：内容传输经过完整校验．采用数据校验解决
- 身份认证：第三方无法伪造服务端（客户端）身份．采用数字证书解决
HTTPS 的理解
- HTTPS 并不是一个新的应用层协议，只是部分 HTTP 通信接口用 SSL 和 TLS 协议代替
- 通常，HTTP 直接和 TCP 通信，当使用 SSL 后，则变成先和 SSL 通信，再和 TCP 通信
- 在采用了 SSL 后，HTTP 协议就有了 HTTPS 的加密，证书和完整性保护的功能
实现过程
实现过程其实就是SSL/TLS 协议的握手过程，详情看 ssl 协议运行机制