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    1.目錄

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•                      網(wǎng)絡(luò)協(xié)議           

•                     HTTP              

•         

              http         

      

    希望通過(guò)這篇文章能讓讀者了解什么是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，以及目前我們最常接觸的 http 和 http。

    2.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

    網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定。

    眾所周知，網(wǎng)絡(luò)是一臺(tái)臺(tái)的計(jì)算機(jī)構(gòu)成的一張“大網(wǎng)”，彼此通訊，交互數(shù)據(jù)。我們也都知道不同的計(jì)算機(jī)廠家生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)肯定是存在差異的，那么它們是如何克服這些差異進(jìn)行通信呢?顯然就是“語(yǔ)言”，我們的語(yǔ)言能彼此交流是因?yàn)槲覀儗?duì)這些定義產(chǎn)生了共識(shí)，比如蘋(píng)果指代的就是具體的一種水果等等。而計(jì)算機(jī)也是通過(guò)建立這種約定來(lái)完成通信的。不過(guò)要注意!這網(wǎng)絡(luò)協(xié)議不僅僅是給計(jì)算機(jī)互相間使用的，而是給網(wǎng)絡(luò)上所有設(shè)備(服務(wù)器、個(gè)人PC、交換機(jī)、路由器、防火墻等)使用的。大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)都采用分層的體系結(jié)構(gòu)，每一層都建立在它的下層之上，向它的上一層提供一定的服務(wù)，而把如何實(shí)現(xiàn)這一服務(wù)的細(xì)節(jié)對(duì)上一層加以屏蔽(這就類似我們代碼中的接口)。一臺(tái)設(shè)備上的第 n層與另一臺(tái)設(shè)備上的第n層進(jìn)行通信的規(guī)則就是第n層協(xié)議。在網(wǎng)絡(luò)的各層中存在著許多協(xié)議，接收方和發(fā)送方同層的協(xié)議必須一致，否則一方將無(wú)法識(shí)別另一方發(fā)出的信息。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議使網(wǎng)絡(luò)上各種設(shè)備能夠相互交換信息。上面提到了大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)都采用分層，這里說(shuō)下分層模型：

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•         

              OSI 模型(Open System Interconnection Reference Model)，一種概念模型，由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織提出，是一個(gè)試圖使各種計(jì)算機(jī)在世界范圍內(nèi)互連為網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)框架。它具體分為七層：         

      

•         

              應(yīng)用層(第七層)         

      

•         

              為應(yīng)用軟件而設(shè)的接口，用于應(yīng)用間的通信         

          

              表示層(第六層)         

      

•         

              將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為接收系統(tǒng)可以使用的格式         

      

•         

              會(huì)話層(第五層)         

      

•         

              會(huì)話層是建立在傳輸層之上，利用傳輸層提供的接口，使應(yīng)用建立和維持會(huì)話，并能使會(huì)話獲得同步(簡(jiǎn)單理解成數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊粋�(gè)通道)         

      

•         

              傳輸層(第四層)         

      

•         

              將傳輸表頭(TH，傳輸表頭包含了所使用的協(xié)議等信息)加至數(shù)據(jù)(我們要傳輸?shù)臄?shù)據(jù))形成數(shù)據(jù)包         

      

•         

              網(wǎng)絡(luò)層(第三層)         

      

•         

              網(wǎng)絡(luò)層決定了數(shù)據(jù)的傳輸路徑和轉(zhuǎn)寄，它會(huì)將網(wǎng)絡(luò)表頭(NH，包含了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)：IP 等)加入數(shù)據(jù)包中         

      

•         

              數(shù)據(jù)鏈路層(第二層)         

      

•         

              數(shù)據(jù)鏈路層(Data Link Layer)負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)尋址、錯(cuò)誤偵測(cè)和改錯(cuò)物理層(第一層)         

      

•         

              物理層確保原始數(shù)據(jù)可以在各種物理媒體上傳輸         

      

    TCP/IP 協(xié)議族分層方式與 OSI 分層的同異，如下圖：

    下面會(huì)對(duì)一個(gè)簡(jiǎn)單的場(chǎng)景進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求畫(huà)圖。

    場(chǎng)景：我給公司寫(xiě)了一個(gè) hello world 的簡(jiǎn)單的靜態(tài)頁(yè)面部署在公司的服務(wù)器上，我用自己的電腦在家里通過(guò)公網(wǎng)訪問(wèn)這個(gè)靜態(tài)頁(yè)面，比如網(wǎng)址是“http://www.xxx.com”。

    當(dāng)我訪問(wèn)這個(gè)網(wǎng)址時(shí)，瀏覽器都做了些什么呢?我們看下圖：

    TCP

    TCP(Transmission Control Protocol，傳輸控制協(xié)議)是一種面向連接的，可靠的，基于字節(jié)流的，雙向傳輸?shù)膫鬏攲油ㄐ艆f(xié)議。它在建立連接時(shí)會(huì)經(jīng)過(guò)三次握手，三次握手完成后才會(huì)開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù);在終止連接時(shí)，它需要四次揮手。具體如下：

    (1)建立連接

    圖源：百度百科

    三次握手：

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•         

              客戶端發(fā)送 SYN 報(bào)文給服務(wù)端，進(jìn)入 SYN_SEND 狀態(tài)         

      

•         

              服務(wù)器回復(fù) SYN，進(jìn)入 SYN_RECV 狀態(tài)         

      

•         

              客戶端收到來(lái)自服務(wù)端的 SYN 報(bào)文后，回復(fù) ACK         

      

    客戶端和服務(wù)端進(jìn)入 Established 狀態(tài)，可以開(kāi)始收發(fā)數(shù)據(jù)了。

    (2)終止連接

    圖源：百度百科

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•         

              四次揮手(注意：close 動(dòng)作可以由任意一端先發(fā)起，這里以 client 發(fā)起為例)：         

      

•         

              客戶端先調(diào)用 close，執(zhí)行 active close，并發(fā)送 FIN 表示數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，進(jìn)入 FIN_WAIT_1 狀態(tài)         

      

•         

              服務(wù)端接收到 FIN 后，執(zhí)行 passive close，并給客戶端發(fā)送 ACK，進(jìn)入 CLOSE_WAIT 狀態(tài)         

      

•         

              服務(wù)端給客戶端發(fā)送一個(gè) FIN，進(jìn)入 LAST_ACK 狀態(tài)         

      

    主動(dòng)發(fā)起 close 的一方負(fù)責(zé)最終確認(rèn) FIN，這個(gè)例子就是客戶端需要接收 FIN 并回復(fù) ACK 給服務(wù)端，進(jìn)入 TIME_WAIT 狀態(tài)，服務(wù)端收到 ACK 后進(jìn)入 CLOSED 狀態(tài)

    為什么終止的時(shí)候是四次揮手呢?

    因?yàn)橐环街鲃?dòng)發(fā)起 close 并發(fā)送 FIN 僅僅代表它不再發(fā)送數(shù)據(jù)，可是還能接收數(shù)據(jù)，所以需要另一方也進(jìn)行 close 并發(fā)送 FIN 通知對(duì)方。至于為什么要將 ACK 和 FIN 分開(kāi)呢?是因?yàn)?nbsp;ACK 是告訴對(duì)方“我知道了”，而 FIN 是告訴對(duì)方“我也沒(méi)有數(shù)據(jù)給你了”。而實(shí)際情況不一定是我收到 FIN 就剛好也把數(shù)據(jù)都給完對(duì)方了，所以是需要分開(kāi)的。

    HTTP

    HTTP(HyperText Transfer Protocol)，超文本傳輸協(xié)議，它是基于 TCP 協(xié)議實(shí)現(xiàn)的。

    HTTP 是一種無(wú)狀態(tài)協(xié)議，像我們作為游客訪問(wèn)一個(gè)頁(yè)面時(shí)，無(wú)狀態(tài)協(xié)議是簡(jiǎn)單且高效的。不過(guò)像電商場(chǎng)景是需要記錄用戶登錄狀態(tài)或記錄購(gòu)物車商品信息的(除了電商像一些中臺(tái)系統(tǒng)也是需要記錄用戶狀態(tài)的，這里僅是舉例)，這時(shí)就需要一些額外的技術(shù)協(xié)助了，如：Cookie。

    HTTP 報(bào)文格式

    HTTP 協(xié)議的請(qǐng)求報(bào)文和響應(yīng)報(bào)文的結(jié)構(gòu)基本相同。

    報(bào)文由三大部分組成：

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              起始行         

      

•         

              描述請(qǐng)求或響應(yīng)的基本信息，如：GET /** HTTP/1.1、HTTP/1.1 200 OK 等         

      

•         

              頭部字段集合         

      

•         

              使用 key-value 說(shuō)明報(bào)文(想想請(qǐng)求頭和響應(yīng)頭)         

      

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              消息正文         

      

    http

    HTTP 是基于 TCP 實(shí)現(xiàn)的，它的報(bào)文是明文，整個(gè)傳輸過(guò)程完全是透明的，任何環(huán)節(jié)都可以輕松獲截、修改，這是很不安全的。因此，安全的 HTTP 協(xié)議應(yīng)運(yùn)而生—— http。http其實(shí)就是在HTTP之上增加了SSL。

    (1) SSL/TLS

    SSL 即安全套接層(Secure Sockets Layer)，1999年改名為 TLS(傳輸層安全， Transport Layer Security)

    有幾個(gè)概念要先說(shuō)清楚：

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•         

              對(duì)稱加密         

      

•         

              通過(guò)同一把“鑰匙”進(jìn)行加密和解密         

      

•         

              非對(duì)稱加密         

      

•         

              有兩把“鑰匙”——公鑰，私鑰，使用公鑰加密的，需要使用私鑰解密;使用私鑰加密的，需要公鑰解密         

      

•         

              摘要算法         

      

•         

              將一個(gè)隨機(jī)長(zhǎng)度的內(nèi)容生成一個(gè)定長(zhǎng)的內(nèi)容，常見(jiàn)算法有：MD5、sha1、sha2等等         

      

•         

              安全性         

      

•         

              沒(méi)有絕對(duì)的安全，我們所說(shuō)的數(shù)據(jù)安全都是基于一個(gè)信任點(diǎn)，認(rèn)為它是安全的，我們所說(shuō)的安全才能成立，否則不存在安全一說(shuō)。如：非對(duì)稱加密和對(duì)稱加密，我們相信這些算法的安全性，因此認(rèn)為只要密鑰不泄露，那么就是安全的         

      

    (2)http 工作流程大致如下：

    先完成三次握手，這里和 HTTP 是一致的

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•         

              瀏覽器給服務(wù)器發(fā)送加密套件列表(就是告訴服務(wù)器自己支持的加密算法)         

      

•         

              服務(wù)器根據(jù)加密套件列表挑選加密算法，并給瀏覽器發(fā)送公鑰         

      

•         

              瀏覽器獲取公鑰后，隨機(jī)生成對(duì)稱加密算法使用的密鑰，通過(guò)公鑰加密該密鑰，然后發(fā)送密文給服務(wù)器         

      

•         

              服務(wù)器使用私鑰解密，對(duì)于該會(huì)話的內(nèi)容信息都使用該密鑰加密傳輸給瀏覽器         

      

    (3)優(yōu)點(diǎn)

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•         

              通過(guò)非對(duì)稱加密保證瀏覽器傳輸?shù)拿荑�不會(huì)被破解(因?yàn)樗借�在自己手上，沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸)         

      

•         

              使用對(duì)稱加密算法加解密內(nèi)容效率高         

      

    (4)缺點(diǎn)

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              服務(wù)器給瀏覽器傳輸公鑰時(shí)沒(méi)法保證該瀏覽器不會(huì)泄露公鑰         

      

    基于這個(gè)缺點(diǎn)，我們需要依賴第三方機(jī)構(gòu)協(xié)助，讓我們的 http 更安全可靠。

    具體如下：

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•         

              對(duì)于第三步的傳輸公鑰改成傳輸公鑰數(shù)字證書(shū)         

      

•         

              數(shù)字證書(shū)組成：         

      

    公鑰用戶信息

    公鑰

    簽名

    通過(guò) hash(公鑰，公司信息，域名等申請(qǐng)信息) 獲取數(shù)據(jù)摘要;CA 再對(duì)摘要信息進(jìn)行加密，這個(gè)密文就是簽名

    CA 信息

    有效期

    證書(shū)序列號(hào)

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              數(shù)字證書(shū)由第三方機(jī)構(gòu)(CA 機(jī)構(gòu))頒發(fā)         

      

•         

              公司信息、系統(tǒng)的域名和公鑰需要到 CA 機(jī)構(gòu)進(jìn)行認(rèn)證，認(rèn)證通過(guò)后 CA 再給我們頒發(fā)證書(shū)，證書(shū)內(nèi)容如上不累述。因?yàn)檫@證書(shū)有簽名，所以證書(shū)內(nèi)容不可被篡改，從而證書(shū)里面的公鑰用戶信息和公鑰的安全性就得到了保證。         

      

•         

              CA 機(jī)構(gòu)頒發(fā)的證書(shū)的可靠性依賴于根證書(shū)，而根證書(shū)是操作系統(tǒng)或?yàn)g覽器內(nèi)置的(換句話說(shuō)，我們就是要相信操作系統(tǒng)或者瀏覽器的安全性)         

      

    綜上所述，我們 http 的安全性是基于對(duì)根證書(shū)的信任和加密算法的信任，從而認(rèn)為自己是安全的。

    上面也提到了，基于某個(gè)信任點(diǎn)，我們的安全才能聊下去，所以是沒(méi)有絕對(duì)的安全的。如果黑客劫持了瀏覽器，讓你所有請(qǐng)求先到他，他再到服務(wù)器，那么你請(qǐng)求的所有數(shù)據(jù)都會(huì)先到黑客手上，那么就不安全了。舉例：我們的梯子很多就是代理，瀏覽器發(fā)出的請(qǐng)求被它代理，然后走到可以翻墻的服務(wù)器上再去請(qǐng)求資源，得到的數(shù)據(jù)自然也是原路返還，那么這個(gè)中轉(zhuǎn)服務(wù)器就可以做很多操作了。

    相信到這里，大家已經(jīng)知道我們常說(shuō)的網(wǎng)絡(luò)分層架構(gòu)一般是定義成5層或者7層，而我們所說(shuō)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是針對(duì)里面某一層的通信協(xié)議。這里以我們最常接觸的 http 和 http 為例做了說(shuō)明，并且講了它們的區(qū)別，還延申了下網(wǎng)絡(luò)安全方面的內(nèi)容。