字节青训营笔记-计算机网络

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数据交换方式

分为电路交换与分组交换

电路交换是指在通信时建立一条专用的物理连接，该连接将一直保持开放，直到通信结束。在此过程中，通信双方可以实时地交换信息，就好像它们直接连接在一起一样。传统的电话通信就是一个很好的例子。在电路交换中，通信资源一直被占用，因此当通信量很大时，电路交换可能会变得不太有效。

分组交换是指将数据分割成较小的数据包（称为分组），并在网络上通过路由器和交换机等设备进行传输。每个数据包包含发送和接收的地址信息，以确保它们最终到达正确的目的地。分组交换的优点是可以有效地利用通信资源，因为每个数据包只需要在传输时占用网络资源的一小部分。此外，它还可以允许多个用户同时共享网络资源。Internet是使用分组交换技术的典型例子。

协议

协议的存在依赖于连接。当两个或多个实体相互连接，拥有发送数据的需求时，便需要协议来确定交换报文（就是数据）的格式和顺序，以及一些动作。

http

1.队头堵塞

要理解队头堵塞，首先要认识到这一特性是由于http的无状态性和串行性导致的。所谓无状态性，指的是http这一协议不负责记录连接的状态，也就是每一个请求的状态都不会被http记录在案，导致请求与回应是相互独立的。所谓串行性，是指请求与响应按照特定顺序进行。正是这些特性导致若是某一个请求遭遇堵塞，后面的请求不论是否准备好与否，都必须等待，直到这个请求通过。

HTTP队头阻塞会导致网络性能下降，因为它会使客户端与服务器之间的通信延迟增加。为了避免HTTP队头阻塞，可以采取以下措施

使用HTTP/2或HTTP/3协议，它们支持多路复用，可以在一个连接上同时进行多个请求和响应，减少HTTP队头阻塞的影响。

对于长时间运行的请求或响应，可以使用分块传输编码（chunked encoding）将其分成多个小块进行传输，这样可以让其他请求或响应先行传输。

减少请求和响应的大小，尽可能缩短请求和响应的传输时间，从而减少HTTP队头阻塞的影响。

tip： http1.1是无法多路复用的。

2.http2的帧

帧实际上是将原先http1.x的文本级别的消息变成现在比特级别的消息，如此有以下一些优点

采用了多路复用的技术，一个连接可以传送多个http请求和响应，而每个请求与响应是通过流来进行的，流有独特的ID，互相独立，一个流可以包含多个帧。

客户端和服务器通过流ID和帧类型来区分不同的帧，因此可以同时发送和接收多个帧，并发传输，提高了网络带宽的利用程度，提高了网络传输效率。

相比文本内容，不容易被篡改，更加安全。

会进行头部压缩，更加高效。（头部消息由字段和值构成，会在多个帧出现，压缩有利于传播）

在HTTP/2协议中，每个流都有一个权重（Weight）和一个依赖关系（Dependency）。权重用于定义该流在所有并发流中的相对优先级，依赖关系用于定义该流依赖于哪个流，也就是该流应该在哪个流的帧之后进行传输。HTTP/2协议中的帧可以通过调整帧的流ID、权重和依赖关系来调整帧的优先级，从而影响响应消息的传输顺序。比如，如果一个流的优先级很高，那么在传输响应消息时，该流的帧会被优先传输，从而减少用户等待时间，提高用户体验。通过调整帧的优先级，HTTP/2协议可以更加有效地利用网络带宽，提高网络传输效率。同时，优先级机制还可以防止低优先级的帧过多占用网络资源，影响高优先级帧的传输，从而提高了网络传输的公平性。

有server push，即客户端向服务器发送请求后，服务端会主动给客户端发送一些可能需要的数据，以提高用户体验和页面加载速度。

HTTP/2协议中的队头阻塞问题主要是由于TCP协议的拥塞控制机制导致的。

在TCP协议中，拥塞控制是用来防止网络拥塞的一种机制，它可以根据网络拥塞程度来调整数据传输速率，以保证网络的可靠性和公平性。在HTTP/2协议中，由于多个HTTP请求共用同一个TCP连接，如果其中一个请求阻塞，就会影响其他请求的传输，导致队头阻塞问题。

具体来说，当HTTP/2协议中的一个请求的某个帧被阻塞时，后续的帧就无法发送，这会导致其他请求的帧也无法发送，从而形成了队头阻塞的问题。因为TCP协议的拥塞控制机制会认为网络发生了拥塞，从而触发拥塞控制算法，导致数据传输速率降低，进一步影响其他请求的传输速度。

解决办法：

使用多个TCP连接，每个连接只处理一个请求，这样就可以避免多个请求共用同一个TCP连接导致的队头阻塞问题。

使用流优先级，对请求进行优先级排序，高优先级的请求先进行处理，从而减少队头阻塞的影响。

使用帧优先级，对帧进行优先级排序，高优先级的帧先进行传输，从而减少队头阻塞的影响。

使用流量控制，限制每个流的带宽，避免某个流占用过多的网络资源，从而减少队头阻塞的影响。

HTTP/2协议使用单一的TCP连接来传输多个HTTP请求和响应，通过使用二进制分帧和头部压缩等技术，可以减少HTTP/1.x协议中存在的请求头过大、TCP连接建立和拆除的开销等问题，从而提高网络传输效率和速度。因此，HTTP/2协议的RTT一般会比HTTP/1.x协议的RTT要小一些。

HTTP/3协议则采用了基于UDP的QUIC协议来传输数据，通过使用多路复用、0-RTT握手和头部加密等技术，可以进一步减少传输延迟和网络拥塞的问题，从而提高网络传输效率和速度。因此，HTTP/3协议的RTT一般会比HTTP/2协议的RTT要小一些。

QUIC

QUIC基于UDP协议进行通信，并且在协议层面上提供了多路复用、快速连接建立、数据流量控制、重传和拥塞控制等功能，以支持更快、更高效的网络通信。

QUIC的主要特点包括：

快速连接建立：QUIC使用了0-RTT（Zero Round Trip Time）的技术，允许在未建立完全连接的情况下就可以发送数据，从而减少了连接建立所需的时间。

多路复用：QUIC支持多路复用，允许在一个连接上同时传输多个数据流，从而提高了网络传输的效率。

数据流量控制：QUIC可以在协议层面上对数据流进行流量控制，以避免网络拥塞和数据丢失。

重传和拥塞控制：QUIC可以在协议层面上进行重传和拥塞控制，以保证网络传输的可靠性和效率。

安全性：QUIC默认使用TLS加密，提供了端到端的安全性保证，同时还提供了一些其他的安全功能，如连接迁移、零窃听等。

网络安全

https=http+TLS

TLS=身份验证+加解密

身份验证靠PKI

PKI是分发以及验证证书的基础安全体系

数字签名是对公开内容的一种身份验证方式，防止其被随意篡改。其实质是用私钥加密，验证者用公钥验证。

而要想实现在公开环境下的秘密通话，必须要先有秘密信息，此处即指公钥。