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文章目录
- 网络模型
- 1.OSI七层模型详解
- 1.应用层
- 2.表示层
- 3.会话层
- 4.传输层
- 5.应网络层
- 6.数据链路层
- 7.物理层
- 2.TCP/IP五层协议模型
- 3.DNS解析过程及缓存
- 4.HTTP长连接与短连接
- 5.HTTPS的工作原理及与HTTP区别
- 工作原理：在HTTP基础上加入SSL/TLS协议，实现数据加密和身份验证，确保数据传输安全。
- 与`HTTP`区别：
- 6.HTTPS的优缺点
- 7.数字签名与数字证书
- 8.Cookie与Session
- 9.网络安全与加密技术
- SSL/TLS协议细节
- 加密算法
- 10.网络性能优化
- TCP拥塞控制
- HTTP/2与HTTP/3
- CDN
网络模型
| 层次 | OSI七层模型 | TCP/IP五层模型 |
|---|---|---|
| 应用层 | 提供网络服务给最终用户，如HTTP, FTP, SMTP | 应用层（包含OSI的会话层、表示层、应用层） |
| 表示层 | 数据的加密、解密、压缩、解压缩等 | —— |
| 会话层 | 管理会话建立、维护、终止等 | —— |
| 传输层 | 提供端到端的连接，如TCP, UDP | 传输层（功能相同） |
| 网络层 | 负责路径选择和IP寻址，如IP | 网络层（功能相同） |
| 数据链路层 | 提供介质访问，错误检测，如以太网、PPP | 网络接入层（数据链路层+物理层） |
| 物理层 | 比特流传输，定义电器、机械特性 | —— |
说明：
- OSI七层模型是理论模型，详细划分了网络通信的每一个步骤，每一层都有明确的功能和职责。
- TCP/IP五层模型是实际应用中更为常见的模型，它简化了
OSI模型，将OSI的会话层和表示层的功能合并到了应用层，同时将数据链路层和物理层合并为网络接入层。
1.OSI七层模型详解
1.应用层
- 作用：直接面向用户，为用户提供应用服务，如Web浏览、电子邮件、文件传输等。具体协议包括
HTTP、HTTPS、FTP、SMTP、POP3等。 - 举例：当你在浏览器输入网址，应用层通过
HTTP或HTTPS协议与服务器沟通，获取网页内容。
2.表示层
- 作用：处理数据的表现形式，如数据加密、压缩、解码等，确保数据以适当的形式呈现给应用层。
- 举例：发送图片前，使用
JPEG格式编码（表示层操作），确保接收端能正确解码显示。
3.会话层
- 作用：管理会话的建立、维护和结束，提供会话的连续性和同步控制。
- 举例：视频会议应用中，会话层确保视频流的连续播放，不因短暂网络中断而中断会话。
4.传输层
- 作用：提供端到端的可靠或不可靠数据传输服务。
TCP提供可靠、有序的数据流传输，UDP提供无连接、快速传输。 - 举例：视频直播应用可能使用
UDP，因为它对实时性要求高，能容忍少量丢包。
5.应网络层
- 作用：负责数据包的路由选择和转发，使用
IP协议，确保数据跨越网络从源到目的地传输。 - 举例：当你从中国发送一封电子邮件到美国，网络层决定数据包的最佳传输路径。
6.数据链路层
- 作用：在相邻网络节点间传输数据帧，提供错误检测和纠正功能，使用
MAC地址标识网络设备。 - 举例：以太网卡通过
MAC地址识别数据帧的接收者，并进行错误校验。
7.物理层
- 作用：定义了网络设备间物理连接的规格，包括电压、线缆类型、接口标准等。
- 举例：双绞线、光纤、无线电波等，都是物理层的传输介质。
2.TCP/IP五层协议模型
- 应用层：与
OSI的应用层、表示层、会话层相对应，提供所有高层协议服务。 - 传输层：与
OSI传输层相同，负责端到端通信。 - 网络层：与
OSI网络层相同，主要协议为IP。 - 数据链路层：与
OSI数据链路层相同，但在实际应用中可能进一步细分为逻辑链路控制子层（LLC）和媒体访问控制子层（MAC）。 - 物理层：与
OSI物理层相同。
3.DNS解析过程及缓存
- 解析过程：包括递归查询和迭代查询，从本地
DNS服务器开始，逐步向上至根域名服务器，直至找到目标域名的IP地址。 - 缓存：在本地
DNS服务器和客户端都有缓存机制，减少重复查询，提升效率。
4.HTTP长连接与短连接
- 长连接（Keep-Alive）：单个TCP连接可以用于多次HTTP请求，减少连接建立和关闭的开销，适用于频繁交互场景。
- 短连接：每次HTTP请求都建立一个新的TCP连接，请求完成后连接关闭，适用于偶尔或一次性请求。
5.HTTPS的工作原理及与HTTP区别
工作原理：在HTTP基础上加入SSL/TLS协议，实现数据加密和身份验证，确保数据传输安全。
与HTTP区别：
- 安全性：
HTTPS通过加密保证数据传输安全，HTTP不加密，易被窃听。 - 开销：
HTTPS需要加密处理，消耗更多CPU和内存资源。 - 端口：
HTTP默认端口80，HTTPS默认端口443。 - 性能：理论上
HTTPS较慢，但实际上优化和硬件加速等因素影响，差距在缩小。
6.HTTPS的优缺点
- 优点：提供数据加密，增强数据传输安全性；支持身份验证，保护用户免受中间人攻击。
- 缺点：增加计算资源消耗，可能降低页面加载速度；需要购买和维护
SSL证书，增加成本；旧版浏览器或设备可能不支持。
| 特性 | HTTP | HTTPS |
|---|---|---|
| 定义 | 超文本传输协议，明文传输数据 | 增强版HTTP，通过SSL/TLS加密数据 |
| 安全性 | ❌ 低，易遭窃听、篡改 | ✅ 高，数据加密，防窃听、篡改 |
| 性能 | ⚡️ 稍快，无需加密解密 | 🐢 稍慢，涉及加密解密处理 |
| 成本 | 💰 低成本，无需证书费用 | 💸 高成本，需要购买SSL证书 |
| 信任度 | ❓ 无验证，易受中间人攻击 | ✅ 验证服务器身份，提升信任度 |
| SEO | 😐 无明显影响 | 😊 搜索引擎偏好，有利于排名 |
| 适用场景 | 内部系统、非敏感信息传输 | 电商、银行、登录等敏感信息传输 |
注释：
- 安全性:
HTTPS通过加密提供了数据的安全性，而HTTP的数据以明文形式传输，容易被截取和篡改。 - 性能:
HTTP由于不涉及加密处理，因此在传输速度上可能略优于HTTPS，尤其是在资源加载和页面响应时间上。 - 成本: 使用
HTTPS需要购买和维护SSL证书，这是一笔额外的开销；而HTTP则没有这些成本。 - 信任度:
HTTPS通过证书验证服务器身份，提高了网站的可信度，有助于防止中间人攻击。 - SEO: 搜索引擎如
Google倾向于给采用HTTPS的网站更高的搜索排名，因为这被视为良好实践的一部分。 - 适用场景: 根据数据的敏感性和对外服务的需求，选择适合的协议。对于涉及用户隐私和敏感信息的场景，
HTTPS是首选。
7.数字签名与数字证书
- 数字签名：使用发送者的私钥对消息摘要进行加密，接收者用公钥解密验证，确保消息未被篡改且来自可信源。
- 数字证书：由权威第三方（
CA）签发，包含公钥和持有者身份信息，用于验证服务器身份，确保数据传输安全。
8.Cookie与Session
Cookie：储存在客户端的小型文本文件，用于保存用户会话信息或个性化设置，但可被用户禁用或清除。Session：服务器端存储的用户会话信息，通过Session ID与特定用户关联，安全性较高但需管理服务器存储资源，且跨域问题需解决。
9.网络安全与加密技术
SSL/TLS协议细节
- 握手过程：
SSL/TLS握手分为四个主要阶段：握手开始、服务器认证和密钥交换、客户端认证（可选）、密钥材料的生成与验证。在握手过程中，双方协商加密套件、交换必要的密钥材料，并验证对方的身份。 - 加密套件：决定加密算法的具体组合，包括密钥交换算法、对称加密算法、消息认证码算法和哈希函数，如
TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256。 - 版本演进：
TLS 1.3相比TLS 1.2做了大量优化，包括更快的握手过程（一次往返即可完成握手）、移除不安全的加密套件、强制使用前向安全算法等。
加密算法
- 对称加密：如
AES（Advanced Encryption Standard），用于加密大量数据，速度快，但密钥需安全共享。常用的模式有CBC、CTR、GCM等。 - 非对称加密：
RSA、ECC（椭圆曲线密码学）等，用于安全地交换对称密钥，速度相对较慢，但解决了密钥分发问题。 - 哈希函数：如
SHA-256，用于数据完整性校验和密码存储安全，不可逆且碰撞难度高
10.网络性能优化
TCP拥塞控制
- 慢启动：连接初期快速增加拥塞窗口大小，尽快利用带宽。
- 拥塞避免：当检测到丢包时减小拥塞窗口，避免网络拥塞。
- 快速重传与恢复：快速响应丢包情况，减少等待时间，快速恢复数据传输速率。
HTTP/2与HTTP/3
HTTP/2特性：多路复用（一个TCP连接上并行传输多个请求响应）、头部压缩（HPACK算法减少传输数据量）、服务器推送。HTTP/3：基于QUIC协议，使用UDP而非TCP，解决了TCP队头阻塞问题，实现了更低的延迟和更好的连接复用。
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CDN
- 工作原理：通过在全球部署的边缘节点缓存静态资源，用户请求时从最近的节点获取内容，减少延迟，提高访问速度和可用性。工作原理：通过在全球部署的边缘节点缓存静态资源，用户请求时从最近的节点获取内容，减少延迟，提高访问速度和可用性。
- 智能调度：根据地理位置、网络状况、负载情况等动态分配用户请求到最佳节点。
