网络通信协议全解析：HTTP/UDP/TCP核心要点

网络通信协议知识笔记

一、HTTP协议基础

1. HTTP（超文本传输协议）：属于应用层协议，用于客户端与服务器之间传递文件和数据。
2. 超链接与URL：URL（统一资源定位符）本质上通过 socket 通信实现资源访问。
3. IP与域名：域名映射到唯一的 IP 地址，用于资源定位。
4. 端口号：HTTP 默认端口为 80，HTTPS 为 443，端口固定且协议成熟。
5. 资源路径：在 Linux 系统中，资源即文件，路径指向服务器上的具体文件。
6. URL 编码与解码：浏览器端采用 urlencode，服务器端使用 urldecode 进行处理。

二、HTTP请求与响应流程

1. B/S模式：浏览器（客户端）与服务器进行通信。
2. 请求结构：
   1. 第一行：请求行
   2. 后续：请求报头（属性字段）
   3. 空行分隔报头与有效载荷
   4. 数据部分：请求正文
3. 响应结构：
   1. 状态行
   2. 响应报头
   3. 响应正文
   4. content-Length：响应正文长度
4. HTTP短链接与服务：HTTP 为客户端提供短服务，/ 表示 web 根目录（非 Linux 根目录），服务器自动拼接首页。

三、HTTP请求方式

1. GET：参数通过 URI 提交，长度有限，参数会回显，不适合传递大量或敏感数据。
2. POST：参数通过请求正文提交，适合长数据，更加私密，但同样不绝对安全。
3. 安全性：HTTP 本身不安全，需结合其他安全机制使用。

四、会话与安全机制

1. Cookie：实现免密登录、免密跳转。
2. Session：提升安全性，主流方案为 Cookie + Session。
3. HTTP微服务接口：采用 RESTful 风格设计。
4. HTTP协议特性：无状态、无连接。

五、UDP协议要点

1. UDP端口号：采用五元组标识，报头定长，端口号为 16 位。
2. 数据报边界：报文间有明确边界，长度确定，面向用户数据报。

六、TCP协议详解

1. 报文结构与序号

1. 报文大小：20~60 字节（5~15 个 4 字节块）
2. 序号与确认序号：用于乱序处理和去重

2. 标志位功能

1. SYN：建立连接
2. ACK：确认应答
3. FIN：断开连接
4. PSH：提示应用程序读取数据
5. RST：复位连接
6. URG：紧急指针有效

3. 连接建立与断开

1. 三次握手：SYN → SYN+ACK → ACK，确保全双工通信及双方意愿
2. 四次挥手：双方均发送断开请求和应答，关闭两条信道，实现全双工断开

4. 连接管理与异常处理

1. 主动断开方进入 TIME_WAIT，等待残留报文消散
2. setsockopt() 可设置 SO_REUSEADDR，允许端口复用
3. 半连接：关闭读/写实现单双工通信

七、TCP数据传输与控制

1. 丢包与重传

1. 丢包类型：数据包丢失、应答丢失
2. 超时重传与快重传机制，序号去重
3. 滑动窗口：流量控制，窗口大小决定一次可发送数据量

2. 滑动窗口机制

1. start=确认序号，end=start+win
2. 窗口调整灵活，可为0但不能向左移动
3. 自动重传与快重传配合提升效率

3. 流量与拥塞控制

1. 16位窗口大小，窗口扩大因子
2. 拥塞窗口算法：慢启动（指数增长）、线性增长（加法增大），临界值 ssthresh 初始值为16
3. 滑动窗口=min(对方win, 拥塞窗口)，动态调整发送速率

4. 延迟应答与粘包问题

1. 延迟应答提升效率
2. TCP面向字节流，需协议+序列化/反序列化解决粘包

八、总结与补充

1. HTTP、UDP、TCP三大协议各有特点
2. TCP通过三次握手和四次挥手保障连接可靠性
3. 滑动窗口与拥塞控制提升数据传输效率与安全
4. 会话机制（Cookie + Session）用于管理身份和安全

如需进一步学习或有疑问，欢迎留言交流！

九、HTTPS加密与安全机制

1. HTTPS（TLS/SSL）：是经过加密和解密的 HTTP。
2. 对称加密：加密与解密密钥相同，加密速度快。
3. 非对称加密：有两个密钥（公钥和私钥），算法复杂，加密速度慢。使用公钥加密，只能用私钥解密。
4. 数据摘要与指纹：形成的数据具有唯一性。

常见加密方案：

1. 只使用对称加密：双方无法同步密钥。
2. 一方使用非对称加密：只能解决单向通信安全，运算速度慢。
3. 双方都使用非对称加密：先交换公钥，用对方公钥加密，用自己私钥解密，速度慢。
4. 非对称加密 + 对称加密：先用非对称加密协商密钥，再用对称加密通信，存在公钥合法性验证问题。
5. 非对称加密 + 对称加密 + CA认证：三组密钥，双非一对，提升安全性。

签名与验证机制：

1. 签名：数据散列摘要加密后形成签名，与数据一起附加。
2. 验证：拆开数据，再散列成摘要，与解密后的摘要对比，判断数据完整性。
3. 只有签名者（如 CA 机构）才拥有签名权力。
4. 证书：一份明文数据，携带签名信息。