1.目录
希望通过这篇文章能让读者了解什么是网络协议,以及目前我们最常接触的 http 和 http。
2.网络协议
网络协议是为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定。
众所周知,网络是一台台的计算机构成的一张“大网”,彼此通讯,交互数据。我们也都知道不同的计算机厂家生产的计算机肯定是存在差异的,那么它们是如何克服这些差异进行通信呢?显然就是“语言”,我们的语言能彼此交流是因为我们对这些定义产生了共识,比如苹果指代的就是具体的一种水果等等。而计算机也是通过建立这种约定来完成通信的。不过要注意!这网络协议不仅仅是给计算机互相间使用的,而是给网络上所有设备(服务器、个人PC、交换机、路由器、防火墙等)使用的。大多数网络都采用分层的体系结构,每一层都建立在它的下层之上,向它的上一层提供一定的服务,而把如何实现这一服务的细节对上一层加以屏蔽(这就类似我们代码中的接口)。一台设备上的第 n层与另一台设备上的第n层进行通信的规则就是第n层协议。在网络的各层中存在着许多协议,接收方和发送方同层的协议必须一致,否则一方将无法识别另一方发出的信息。网络协议使网络上各种设备能够相互交换信息。上面提到了大多数网络都采用分层,这里说下分层模型:
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为应用软件而设的接口,用于应用间的通信
表示层(第六层)
TCP/IP 协议族分层方式与 OSI 分层的同异,如下图:
下面会对一个简单的场景进行网络请求画图。
场景:我给公司写了一个 hello world 的简单的静态页面部署在公司的服务器上,我用自己的电脑在家里通过公网访问这个静态页面,比如网址是“http://www.xxx.com”。
当我访问这个网址时,浏览器都做了些什么呢?我们看下图:
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,双向传输的传输层通信协议。它在建立连接时会经过三次握手,三次握手完成后才会开始传输数据;在终止连接时,它需要四次挥手。具体如下:
(1)建立连接
图源:百度百科
三次握手:
客户端和服务端进入 Established 状态,可以开始收发数据了。
(2)终止连接
图源:百度百科
主动发起 close 的一方负责最终确认 FIN,这个例子就是客户端需要接收 FIN 并回复 ACK 给服务端,进入 TIME_WAIT 状态,服务端收到 ACK 后进入 CLOSED 状态
为什么终止的时候是四次挥手呢?
因为一方主动发起 close 并发送 FIN 仅仅代表它不再发送数据,可是还能接收数据,所以需要另一方也进行 close 并发送 FIN 通知对方。至于为什么要将 ACK 和 FIN 分开呢?是因为 ACK 是告诉对方“我知道了”,而 FIN 是告诉对方“我也没有数据给你了”。而实际情况不一定是我收到 FIN 就刚好也把数据都给完对方了,所以是需要分开的。
HTTP
HTTP(HyperText Transfer Protocol),超文本传输协议,它是基于 TCP 协议实现的。
HTTP 是一种无状态协议,像我们作为游客访问一个页面时,无状态协议是简单且高效的。不过像电商场景是需要记录用户登录状态或记录购物车商品信息的(除了电商像一些中台系统也是需要记录用户状态的,这里仅是举例),这时就需要一些额外的技术协助了,如:Cookie。
HTTP 报文格式
HTTP 协议的请求报文和响应报文的结构基本相同。
报文由三大部分组成:
http
HTTP 是基于 TCP 实现的,它的报文是明文,整个传输过程完全是透明的,任何环节都可以轻松获截、修改,这是很不安全的。因此,安全的 HTTP 协议应运而生—— http。http其实就是在HTTP之上增加了SSL。
(1) SSL/TLS
SSL 即安全套接层(Secure Sockets Layer),1999年改名为 TLS(传输层安全, Transport Layer Security)
有几个概念要先说清楚:
(2)http 工作流程大致如下:
先完成三次握手,这里和 HTTP 是一致的
(3)优点
(4)缺点
基于这个缺点,我们需要依赖第三方机构协助,让我们的 http 更安全可靠。
具体如下:
公钥用户信息
公钥
签名
通过 hash(公钥,公司信息,域名等申请信息) 获取数据摘要;CA 再对摘要信息进行加密,这个密文就是签名
CA 信息
有效期
证书序列号
综上所述,我们 http 的安全性是基于对根证书的信任和加密算法的信任,从而认为自己是安全的。
上面也提到了,基于某个信任点,我们的安全才能聊下去,所以是没有绝对的安全的。如果黑客劫持了浏览器,让你所有请求先到他,他再到服务器,那么你请求的所有数据都会先到黑客手上,那么就不安全了。举例:我们的梯子很多就是代理,浏览器发出的请求被它代理,然后走到可以翻墙的服务器上再去请求资源,得到的数据自然也是原路返还,那么这个中转服务器就可以做很多操作了。
相信到这里,大家已经知道我们常说的网络分层架构一般是定义成5层或者7层,而我们所说的网络协议是针对里面某一层的通信协议。这里以我们最常接触的 http 和 http 为例做了说明,并且讲了它们的区别,还延申了下网络安全方面的内容。