网络7层架构

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  • 物理层

主要定义物理设备标准，如网线的接口类型、光纤的接口类型、各种传输介质的传输速率等。 它的主要作用是传输比特流（就是由 1、 0 转化为电流强弱来进行传输,到达目的地后在转化为1、 0，也就是我们常说的模数转换与数模转换）。这一层的数据叫做比特。

  • 数据链路层

主要将从物理层接收的数据进行 MAC 地址（网卡的地址）的封装与解封装。常把这一层的数据叫做帧。在这一层工作的设备是交换机，数据通过交换机来传输

  • 网络层

主要将从下层接收到的数据进行 IP 地址（例 192.168.0.1)的封装与解封装。在这一层工作的设备是路由器，常把这一层的数据叫做数据包

  • 传输层

定义了一些传输数据的协议和端口号（WWW 端口 80 等），如： TCP（传输控制协议，传输效率低，可靠性强，用于传输可靠性要求高，数据量大的数据）， UDP（用户数据报协议，与 TCP 特性恰恰相反，用于传输可靠性要求不高，数据量小的数据，如 QQ 聊天数据就是通过这种方式传输的）。 主要是将从下层接收的数据进行分段进行传输，到达目的地址后在进行重组。常常把这一层数据叫做段

  • 会话层

通过传输层（端口号：传输端口与接收端口） 建立数据传输的通路。主要在你的系统之间发起会话或或者接受会话请求（设备之间需要互相认识可以是 IP 也可以是 MAC 或者是主机名）

  • 表示层

主要是进行对接收的数据进行解释、加密与解密、压缩与解压缩等（也就是把计算机能够识别的东西转换成人能够能识别的东西（如图片、声音等））

  • 应用层

主要是一些终端的应用，比如说FTP（各种文件下载）， WEB（IE浏览）， QQ之类的（你就把它理解成我们在电脑屏幕上可以看到的东西．就 是终端应用）。

TCP/IP

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  • 网络访问层(Network Access Layer)

主机必须使用某种协议与网络相连

  • 网络层(Internet Layer)

互联网层使用因特网协议(IP， Internet Protocol)。

  • 传输层(Tramsport Layer-TCP/UDP)
    • 传输控制协议(TCP， Transmission Control Protocol)

TCP 是面向连接的协议，它提供可靠的报文传输和对上层应用的连接服务。为此，除了基本的数据传输外，它还有可靠性保证、流量控制、多路复用、优先权和安全性控制等功能。

  • 用户数据报协议(UDP， User Datagram Protocol)

UDP 是面向无连接的不可靠传输的协议，主要用于不需要 TCP 的排序和流量控制等功能的应用程序。

  • 应用层(Application Layer)

应用层(Application Layer)包含所有的高层协议，包括： 虚拟终端协议(TELNET，TELecommunications NETwork)、文件传输协议(FTP， File Transfer Protocol)、电子邮件传输协议(SMTP， Simple Mail Transfer Protocol)、域名服务(DNS， Domain Name Service)、网上新闻传输协议(NNTP， Net News Transfer Protocol)和超文本传送协议(HTTP， HyperText Transfer Protocol)等。

TCP 三次握手/四次挥手

TCP 在传输之前会进行三次沟通，一般称为“三次握手”，传完数据断开的时候要进行四次沟通，一般称为“四次挥手”。

  • 三次握手

第一次握手：主机 A 发送位码为 syn＝ 1,随机产生 seq number=1234567 的数据包到服务器，主机 B由 SYN=1 知道， A 要求建立联机；
第 二 次 握 手 ： 主 机 B 收 到 请 求 后 要 确 认 联 机 信 息 ， 向 A 发 送 ack number=( 主 机 A 的seq+1),syn=1,ack=1,随机产生 seq=7654321 的包
第三次握手： 主机 A 收到后检查 ack number 是否正确，即第一次发送的 seq number+1,以及位码ack 是否为 1，若正确， 主机 A 会再发送 ack number=(主机 B 的 seq+1),ack=1，主机 B 收到后确认seq 值与 ack=1 则连接建立成功

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  • 四次挥手

TCP 建立连接要进行三次握手，而断开连接要进行四次。这是由于 TCP 的半关闭造成的。因为 TCP 连接是全双工的(即数据可在两个方向上同时传递)所以进行关闭时每个方向上都要单独进行关闭。这个单方向的关闭就叫半关闭。当一方完成它的数据发送任务，就发送一个 FIN 来向另一方通告将要终止这个方向的连接。

1） 关闭客户端到服务器的连接：首先客户端 A 发送一个 FIN，用来关闭客户到服务器的数据传送，
然后等待服务器的确认。其中终止标志位 FIN=1，序列号 seq=u
2） 服务器收到这个 FIN，它发回一个 ACK，确认号 ack 为收到的序号加 1。
3） 关闭服务器到客户端的连接：也是发送一个 FIN 给客户端。
4） 客户段收到 FIN 后，并发回一个 ACK 报文确认，并将确认序号 seq 设置为收到序号加 1。
首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方执行被动关闭。

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HTTP 原理

HTTP 是一个无状态的协议。无状态是指客户机（Web 浏览器）和服务器之间不需要建立持久的连接，这意味着当一个客户端向服务器端发出请求，然后服务器返回响应(response)，连接就被关闭了，在服务器端不保留连接的有关信息.HTTP 遵循请求(Request)/应答(Response)模型。客户机（浏览器）向服务器发送请求，服务器处理请求并返回适当的应答。所有 HTTP 连接都被构造成一套请求和应答。

HTTPS

HTTPS（全称： Hypertext Transfer Protocol over Secure Socket Layer），是以安全为目标的HTTP 通道，简单讲是 HTTP 的安全版。即 HTTP 下加入 SSL 层， HTTPS 的安全基础是 SSL。其所用的端口号是 443。 过程大致如下：

  • 建立连接获取证书

1） SSL 客户端通过 TCP 和服务器建立连接之后（443 端口），并且在一般的 tcp 连接协商（握手）过程中请求证书。即客户端发出一个消息给服务器，这个消息里面包含了自己可实现的算法列表和其它一些需要的消息， SSL 的服务器端会回应一个数据包，这里面确定了这次通信所需要的算法，然后服务器向客户端返回证书。（证书里面包含了服务器信息：域名。申请证书的公司，公共秘钥）。

  • 证书验证

2） Client 在收到服务器返回的证书后，判断签发这个证书的公共签发机构，并使用这个机构的公共秘钥确认签名是否有效，客户端还会确保证书中列出的域名就是它正在连接的域名。

  • 数据加密和传输

3） 如果确认证书有效，那么生成对称秘钥并使用服务器的公共秘钥进行加密。然后发送给服务器，服务器使用它的私钥对它进行解密，这样两台计算机可以开始进行对称加密进行通信。

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CDN原理

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CND 一般包含分发服务系统、负载均衡系统和管理系统

  • 分发服务系统

其基本的工作单元就是各个 Cache 服务器。负责直接响应用户请求，将内容快速分发到用户；同时还负责内容更新，保证和源站内容的同步。

  • 负载均衡系统

负载均衡系统是整个 CDN 系统的中枢。负责对所有的用户请求进行调度，确定提供给用户的最终访问地址。

  • 管理系统

网络管理系统实现对 CDN 系统的设备管理、拓扑管理、链路监控和故障管理，为管理员提供对全网资源的可视化的集中管理，通常用 web 方式实现。
运营管理是对 CDN 系统的业务管理，负责处理业务层面的与外界系统交互所必须的一些收集、整理、交付工作。 包括用户管理、产品管理、计费管理、统计分析等。