网络基础知识点
1. HTTP vs HTTPS
(1)HTTP 协议介绍
HTTP 是应用层协议,全称超文本传输协议(Hypertext Transfer Protocol),它以 TCP(传输层)作为底层协议,默认端口为 80。 通信过程主要如下:
- 服务器在 80 端口等待客户的请求。
- 浏览器发起到服务器的 TCP 连接(创建套接字 Socket)。
- 服务器接收来自浏览器的 TCP 连接。
- 浏览器(HTTP 客户端)与 Web 服务器(HTTP 服务器)交换 HTTP 消息。
- 关闭 TCP 连接。
(2)HTTPS 协议介绍
HTTPS 协议(Hyper Text Transfer Protocol Secure),是 HTTP 的加强安全版本。HTTPS 是基于 HTTP 的,也是用 TCP 作为底层协议,并额外使用 SSL/TLS 协议用作加密和安全认证。默认端口号是 443。
注:SSL 和 TLS 没有太大的区别。SSL 指安全套接字协议(Secure Sockets Layer),首次发布与 1996 年。SSL 的首次发布其实已经是他的 3.0 版本,SSL 1.0 从未面世,SSL 2.0 则具有较大的缺陷(DROWN 缺陷——Decrypting RSA with Obsolete and Weakened eNcryption)。很快,在 1999 年,SSL 3.0 进一步升级,新版本被命名为 TLS 1.0。因此,TLS 是基于 SSL 之上的,但由于习惯叫法,通常把 HTTPS 中的核心加密协议混称为 SSL/TLS。
(3)对比
- 端口号 :HTTP 默认是 80,HTTPS 默认是 443。
- URL 前缀 :HTTP 的 URL 前缀是
http://
,HTTPS 的 URL 前缀是https://
。 - 安全性和资源消耗 :HTTP 协议运行在 TCP 之上,所有传输的内容都是明文,客户端和服务器端都无法验证对方的身份。HTTPS 是运行在 SSL/TLS 之上的 HTTP 协议,SSL/TLS 运行在 TCP 之上。所有传输的内容都经过加密,加密采用对称加密,但对称加密的密钥用服务器方的证书进行了非对称加密。所以说,HTTP 安全性没有 HTTPS 高,但是 HTTPS 比 HTTP 耗费更多服务器资源。
2. HTTP/1.0, /1.1, /2.0
(1)HTTP/1.0 vs HTTP/1.1
- 连接方式 : HTTP/1.0 为短连接,HTTP/1.1 支持长连接。
- 状态响应码 : HTTP/1.1 中新加入了大量的状态码,光是错误响应状态码就新增了 24 种。比如说,
100 (Continue)
——在请求大资源前的预热请求,206 (Partial Content)
——范围请求的标识码,409 (Conflict)
——请求与当前资源的规定冲突,410 (Gone)
——资源已被永久转移,而且没有任何已知的转发地址。 - 缓存机制 : 在 HTTP/1.0 中主要使用 Header 里的 If-Modified-Since,Expires 来做为缓存判断的标准,HTTP/1.1 则引入了更多的缓存控制策略例如 Entity tag,If-Unmodified-Since, If-Match, If-None-Match 等更多可供选择的缓存头来控制缓存策略。
- 带宽 :HTTP/1.0 中,存在一些浪费带宽的现象,例如客户端只是需要某个对象的一部分,而服务器却将整个对象送过来了,并且不支持断点续传功能,HTTP/1.1 则在请求头引入了 range 头域,它允许只请求资源的某个部分,即返回码是 206(Partial Content),这样就方便了开发者自由的选择以便于充分利用带宽和连接。
- Host 头(Host Header)处理 :HTTP/1.1 引入了 Host 头字段,允许在同一 IP 地址上托管多个域名,从而支持虚拟主机的功能。而 HTTP/1.0 没有 Host 头字段,无法实现虚拟主机。
(2)HTTP/1.1 vs HTTP/2.0
- 多路复用(Multiplexing) :HTTP/2.0 在同一连接上可以同时传输多个请求和响应(可以看作是 HTTP/1.1 中长链接的升级版本),互不干扰。HTTP/1.1 则使用串行方式,每个请求和响应都需要独立的连接,而浏览器为了控制资源会有 6-8 个 TCP 连接都限制。。这使得 HTTP/2.0 在处理多个请求时更加高效,减少了网络延迟和提高了性能。
- 二进制帧(Binary Frames) :HTTP/2.0 使用二进制帧进行数据传输,而 HTTP/1.1 则使用文本格式的报文。二进制帧更加紧凑和高效,减少了传输的数据量和带宽消耗。
- 头部压缩(Header Compression) :HTTP/1.1 支持
Body
压缩,Header
不支持压缩。HTTP/2.0 支持对Header
压缩,使用了专门为Header
压缩而设计的 HPACK 算法,减少了网络开销。 - 服务器推送(Server Push) :HTTP/2.0 支持服务器推送,可以在客户端请求一个资源时,将其他相关资源一并推送给客户端,从而减少了客户端的请求次数和延迟。而 HTTP/1.1 需要客户端自己发送请求来获取相关资源。
可以看到,HTTP/2.0 的多路复用使得不同的请求可以共用一个 TCP 连接,避免建立多个连接带来不必要的额外开销,而 HTTP/1.1 中的每个请求都会建立一个单独的连接。
3. TCP
3.1 TCP状态转移图
3.2 TCP传输可靠性保证
(1)TCP 如何保证传输的可靠性?
- 基于数据块传输 :应用数据被分割成 TCP 认为最适合发送的数据块,再传输给网络层,数据块被称为报文段或段。
- 对失序数据包重新排序以及去重 :TCP 为了保证不发生丢包,就给每个包一个序列号,有了序列号能够将接收到的数据根据序列号排序,并且去掉重复序列号的数据就可以实现数据包去重。
- 校验和 : TCP 将保持它首部和数据的检验和。这是一个端到端的检验和,目的是检测数据在传输过程中的任何变化。如果收到段的检验和有差错,TCP 将丢弃这个报文段和不确认收到此报文段。
- 超时重传 : 当发送方发送数据之后,它启动一个定时器,等待目的端确认收到这个报文段。接收端实体对已成功收到的包发回一个相应的确认信息(ACK)。如果发送端实体在合理的往返时延(RTT)内未收到确认消息,那么对应的数据包就被假设为已丢失并进行重传。
- 流量控制 : TCP 连接的每一方都有固定大小的缓冲空间,TCP 的接收端只允许发送端发送接收端缓冲区能接纳的数据。当接收方来不及处理发送方的数据,能提示发送方降低发送的速率,防止包丢失。TCP 使用的流量控制协议是可变大小的滑动窗口协议(TCP 利用滑动窗口实现流量控制)。
- 拥塞控制 : 当网络拥塞时,减少数据的发送。
(2)
参考文档
(1)HTTP vs HTTPS(应用层):https://javaguide.cn/cs-basics/network/http-vs-https.html
TODO
(1)完善慢启动、拥塞避免、快重传、快恢复内容。