计算机网络基础
协议层及其服务模型
Q：为什么要分层？
A：因为Internet非常复杂。 对于复杂的系统，分层有以下几点好处：
- 使其结构非常清晰，清楚地知道各层之间的关系；
- 模块化会使系统的维护、升级更见简化，改变某一层服务的具体实现对系统其他部分透明（不影响）。
But： 分层也有弊端，因为每一层可能都要重复较低层的功能。
参考模型
- ISO/OSI七层参考模型：
| 层号 | 层的名称 |
|---|---|
| 7 | 应用层 |
| 6 | 表示层 |
| 5 | 会话层 |
| 4 | 传输层 |
| 3 | 网络层 |
| 2 | 数据链路层 |
| 1 | 物理层 |
- TCP/IP参考模型：
| 层号 | 层的名称 |
|---|---|
| 5 | 应用层 |
| 4 | 传输层 |
| 3 | 网络层 |
| 2 | 数据链路层 |
| 1 | 物理层 |
- 两种参考模型：ISO/OSI是理论上的标准，TCP/IP是事实上的标准。
网际协议栈
- 应用层：支持网络应用，报文传送。HTTP，FTP，SMTP，STTP
- 传输层：主机进程间数据段传送。TCP，UDP
- 网络层：主机（源目标节点）间分组传送。IP协议，路由协议
- 数据链路层：相邻网络节点间的数据帧传送。PPP，Ethernet，……
- 物理层：物理介质上的比特传送
应用层
网络应用程序体系结构
1. 客户机/服务器体系结构
- 服务器主机总是打开
- 服务器具有固定的、众所周知的IP地址
- 客户机具有动态的IP地址
- 客户机之间不能通信
2. P2P体系结构
- 没有总是打开的服务器
- 任意一对主机之间可以直接通信
- 对等方间歇连接，可以改变IP地址
3. 客户机/服务器和P2P混合体系结构
- 文件在对等方之间相互交换、文件搜索通过服务器
- 两个聊天用户之间是P2P、注册和查询通过服务器
HTTP协议
网页由许多对象组成，每一个对象都被一个URL（统一资源定位符）寻址：
HTTP： 超文本传输协议，Web的应用层协议，采用客户机/服务器协议。
HTTP是无状态协议，服务器不维护客户先前的状态信息。也就是说：如果客户机第一次登录并且成功后，再第二次登录，服务器仍然不会知道当前请求的是哪个用户。
HTTP连接
- 非持久HTTP连接：每个TCP连接只传送一个对象，下载多个对象需要创建多个TCP连接，HTTP/1.0使用非持久HTTP连接。
- 持久HTTP连接：一个TCP连接可传送多个对象，HTTP/1.1默认使用持久HTTP连接。
HTTP报文格式
HTTP请求报文：
sp：空格，cr：回车，lf：换行，URI：统一资源标识符
URI与URL的区别： URL是URI的子集，它们都定义了资源是什么。但有区别：URI可以唯一标识该对象，而URL不仅可以唯一标识该元素，还可以定位到它，所以叫统一资源定位符。举例：身份证号是URI，身份证地址+姓名是URL。
HTTP请求报文示例：
- HTTP/1.0方法：
GET：从服务器获取指定数据
POST：向服务器传送指定数据
HEAD：服务器收到请求时返回响应消息只包含HEAD头部，不包含请求对象主体 - HTTP/1.1方法：
GET、POST 、HEAD
PUT：文件在实体主体中被上载到URL指定的路径
DELETE：删除URL字段指定的文件
GET方法 vs POST方法：
- 本质定义。GET是从服务器获取数据，POST是把需要处理的数据提交到服务器上。
- 安全性。GET方法将请求的数据加在URL后，用 ? 分隔URL和请求数据，多个参数用 & 连接，地址栏中可见，所以非常不安全；POST方法要传送的数据在请求包的实体中，地址栏中不可见，比GET更安全。
- 传输数据大小。由于GET方法中请求的数据在URL后面，而URL长度是有限制的，不能超过2KB，因此GET传输的数据较少并且有限；但POST对数据大小没有限制。
- 有害性。浏览器后退或者刷新，GET方法不会产生什么动作，也就是不会修改服务器数据，但POST会重新提交数据给服务器。
HTTP响应报文：
HTTP响应状态码：
HTTP响应状态码位于HTTP响应报文的第一行，常见的状态码有：
- 200 OK 请求成功，响应消息返回所请求的对象
- 301 Moved Permanently 请求对象已永久迁移，新的URL 在响应首部用字段Location： 指出，浏览器接受到带Location头的响应时，就会跳转到相应的地址。
- 302 表示临时重定向。请求对象暂时迁移，新的URL 在响应首部用字段 Location： 指出，浏览器接受到带Location头的响应时，就会跳转到相应的地址。
- 400 Bad Request 该请求不能被服务器解读
- 404 Not Found 服务器上不存在所请求的对象
- 505 HTTP Version Not Supported
HTTP常见首部行：
请求报文：
- Host：请求的目标域名和端口号
- User-agent：向服务器发送浏览器的版本、系统、应用程序信息
- Cookie： 当前域名下的cookie数据
- Accept-language：向服务器声明客户机接收的语言版本
- Connection：告诉服务器采用什么连接方式，例如Connection: Close 关闭默认的HTTP持久连接（用于HTTP/1.1）
响应报文：
- Connection
- Date：服务器发送资源时的服务器时间
- Server：HTTP服务器的应用程序信息
- Location：重定向，让客户端跳转到新的URL进行访问
- Last-Modified： 服务器发来的当前资源的最后一次修改时间，如果下一次请求时，服务器上当前资源的修改时间比这个大（更晚），就返回新的资源内容。
- Content-Length：消息实体的传输长度
- Content-Type：响应体的媒体资源类型（比如html类型，UTF-8编码等等）
HTTP vs HTTPS
HTTP：是超文本传输协议，是以明文方式传输数据的，没有提供任何数据加密，并且不会验证通信方的身份。
HTTPS：是安全套接字层超文本传输协议，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更加安全。
注意： HTTPS协议并非是应用层的一种新的协议，只是在HTTP通信接口部分用SSL协议代替而已。原本HTTP与TCP之间直接进行通信，但加入SSL后就先是HTTP与SSL进行通信，再是SSL与TCP进行通信。
HTTP与HTTPS的区别：
- HTTPS协议需要到CA（电子认证服务）申请证书。
- HTTP是超文本传输协议，HTTPS是更安全的SSL加密传输协议。
- 使用完全不同的连接方式，端口也不同，HTTP使用80端口，而HTTPS使用443端口。
- HTTP连接很简单，是无状态的；HTTPS是由SSL + HTTP构建的可进行加密传输、身份认证的更安全的网络协议。
SSL协议
SSL：位于TCP/IP协议与各种应用层协议之间。
- SSL协议基本内容
- SSL记录协议：建立在可靠传输协议的基础之上（如TCP），为高层协议提供数据封装、压缩、加密等基本功能。
- SSL握手协议：建立在SSL记录协议之上，在数据传输之前，双方进行身份验证、协商加密算法、交换加密密钥等。
- SSL协议原理
公钥加密法。 客户端向服务端索要公钥，收到后用自己的私钥加密信息，服务端收到密文后用自己的私钥解密。
注意： 1999年把SSL协议标准化改名为TLS（传输层安全协议），但这两者其实是同一种协议，只是不同阶段的称呼而已。
Cookie和Session
- cookie：因为HTTP请求是无状态的，它不会认识当前的用户是谁。cookie的出现就为了解决这个问题。用户第一次请求服务器时，服务器会返回一些数据（cookie）给浏览器，浏览器保存到本地，等下一次再请求服务器时就会自动带上本地的cookie数据，服务器拿到这个数据就知道该请求用户是谁了。但是cookie只能存少量数据，不同浏览器存储大小不同，但一般不超过4KB。
- session：session和cookie的作用类似，都是为了保存用户相关的信息，但是不同的是：session是保存在服务器上的，cookie保存在本地浏览器。保存在服务器上的session数据不容易被窃取，更加安全，但弊端是占用了服务器的资源。
传输层
网络层
数据链路层
物理层
