作者 | 蔡柱梁
1.目錄網絡協議HTTPHTTPS希望通過這篇文章能讓讀者了解什么是網絡協議，以及目前我們最常接觸的 http 和 https。
2.網絡協議網絡協議是為計算機網絡中進行數據交換而建立的規則、標準或約定。
眾所周知，網絡是一臺臺的計算機構成的一張“大網”，彼此通訊，交互數據。我們也都知道不同的計算機廠家生產的計算機肯定是存在差異的，那么它們是如何克服這些差異進行通信呢?顯然就是“語言”，我們的語言能彼此交流是因為我們對這些定義產生了共識，比如蘋果指代的就是具體的一種水果等等。而計算機也是通過建立這種約定來完成通信的。不過要注意!這網絡協議不僅僅是給計算機互相間使用的，而是給網絡上所有設備(服務器、個人PC、交換機、路由器、防火墻等)使用的。大多數網絡都采用分層的體系結構，每一層都建立在它的下層之上，向它的上一層提供一定的服務，而把如何實現這一服務的細節對上一層加以屏蔽(這就類似我們代碼中的接口)。一臺設備上的第 n層與另一臺設備上的第n層進行通信的規則就是第n層協議。在網絡的各層中存在著許多協議，接收方和發送方同層的協議必須一致，否則一方將無法識別另一方發出的信息。網絡協議使網絡上各種設備能夠相互交換信息。上面提到了大多數網絡都采用分層，這里說下分層模型：
OSI 模型(Open System Interconnection Reference Model)，一種概念模型，由國際標準化組織提出，是一個試圖使各種計算機在世界范圍內互連為網絡的標準框架。它具體分為七層：應用層(第七層)為應用軟件而設的接口，用于應用間的通信表示層(第六層)將數據轉為接收系統可以使用的格式會話層(第五層)會話層是建立在傳輸層之上，利用傳輸層提供的接口，使應用建立和維持會話，并能使會話獲得同步(簡單理解成數據傳輸的一個通道)傳輸層(第四層)將傳輸表頭(TH，傳輸表頭包含了所使用的協議等信息)加至數據(我們要傳輸的數據)形成數據包網絡層(第三層)網絡層決定了數據的傳輸路徑和轉寄，它會將網絡表頭(NH，包含了網絡數據：IP 等)加入數據包中數據鏈路層(第二層)數據鏈路層(Data Link Layer)負責網絡尋址、錯誤偵測和改錯物理層(第一層)物理層確保原始數據可以在各種物理媒體上傳輸TCP/IP 協議族分層方式與 OSI 分層的同異，如下圖：
下面會對一個簡單的場景進行網絡請求畫圖。
場景：我給公司寫了一個 hello world 的簡單的靜態頁面部署在公司的服務器上，我用自己的電腦在家里通過公網訪問這個靜態頁面，比如網址是“http://www.xxx.com”。
當我訪問這個網址時，瀏覽器都做了些什么呢?我們看下圖：
TCPTCP(Transmission Control Protocol，傳輸控制協議)是一種面向連接的，可靠的，基于字節流的，雙向傳輸的傳輸層通信協議。它在建立連接時會經過三次握手，三次握手完成后才會開始傳輸數據;在終止連接時，它需要四次揮手。具體如下：
(1)建立連接圖源：百度百科
三次握手：
客戶端發送 SYN 報文給服務端，進入 SYN_SEND 狀態服務器回復 SYN，進入 SYN_RECV 狀態客戶端收到來自服務端的 SYN 報文后，回復 ACK客戶端和服務端進入 Established 狀態，可以開始收發數據了。
(2)終止連接圖源：百度百科
四次揮手(注意：close 動作可以由任意一端先發起，這里以 client 發起為例)：客戶端先調用 close，執行 active close，并發送 FIN 表示數據發送完畢，進入 FIN_WAIT_1 狀態服務端接收到 FIN 后，執行 passive close，并給客戶端發送 ACK，進入 CLOSE_WAIT 狀態服務端給客戶端發送一個 FIN，進入 LAST_ACK 狀態主動發起 close 的一方負責最終確認 FIN，這個例子就是客戶端需要接收 FIN 并回復 ACK 給服務端，進入 TIME_WAIT 狀態，服務端收到 ACK 后進入 CLOSED 狀態
為什么終止的時候是四次揮手呢?
因為一方主動發起 close 并發送 FIN 僅僅代表它不再發送數據，可是還能接收數據，所以需要另一方也進行 close 并發送 FIN 通知對方。至于為什么要將 ACK 和 FIN 分開呢?是因為 ACK 是告訴對方“我知道了”，而 FIN 是告訴對方“我也沒有數據給你了”。而實際情況不一定是我收到 FIN 就剛好也把數據都給完對方了，所以是需要分開的。
HTTPHTTP(HyperText Transfer Protocol)，超文本傳輸協議，它是基于 TCP 協議實現的。
HTTP 是一種無狀態協議，像我們作為游客訪問一個頁面時，無狀態協議是簡單且高效的。不過像電商場景是需要記錄用戶登錄狀態或記錄購物車商品信息的(除了電商像一些中臺系統也是需要記錄用戶狀態的，這里僅是舉例)，這時就需要一些額外的技術協助了，如：Cookie。
HTTP 報文格式
HTTP 協議的請求報文和響應報文的結構基本相同。
報文由三大部分組成：
起始行描述請求或響應的基本信息，如：GET /** HTTP/1.1、HTTP/1.1 200 OK 等頭部字段集合使用 key-value 說明報文(想想請求頭和響應頭)消息正文HTTPSHTTP 是基于 TCP 實現的，它的報文是明文，整個傳輸過程完全是透明的，任何環節都可以輕松獲截、修改，這是很不安全的。因此，安全的 HTTP 協議應運而生—— HTTPS。HTTPS其實就是在HTTP之上增加了SSL。
(1) SSL/TLSSSL 即安全套接層(Secure Sockets Layer)，1999年改名為 TLS(傳輸層安全， Transport Layer Security)
有幾個概念要先說清楚：
對稱加密通過同一把“鑰匙”進行加密和解密非對稱加密有兩把“鑰匙”——公鑰，私鑰，使用公鑰加密的，需要使用私鑰解密;使用私鑰加密的，需要公鑰解密摘要算法將一個隨機長度的內容生成一個定長的內容，常見算法有：MD5、sha1、sha2等等安全性沒有絕對的安全，我們所說的數據安全都是基于一個信任點，認為它是安全的，我們所說的安全才能成立，否則不存在安全一說。如：非對稱加密和對稱加密，我們相信這些算法的安全性，因此認為只要密鑰不泄露，那么就是安全的(2)HTTPS 工作流程大致如下：先完成三次握手，這里和 HTTP 是一致的
瀏覽器給服務器發送加密套件列表(就是告訴服務器自己支持的加密算法)服務器根據加密套件列表挑選加密算法，并給瀏覽器發送公鑰瀏覽器獲取公鑰后，隨機生成對稱加密算法使用的密鑰，通過公鑰加密該密鑰，然后發送密文給服務器服務器使用私鑰解密，對于該會話的內容信息都使用該密鑰加密傳輸給瀏覽器(3)優點通過非對稱加密保證瀏覽器傳輸的密鑰不會被破解(因為私鑰在自己手上，沒有經歷過網絡傳輸)使用對稱加密算法加解密內容效率高(4)缺點服務器給瀏覽器傳輸公鑰時沒法保證該瀏覽器不會泄露公鑰基于這個缺點，我們需要依賴第三方機構協助，讓我們的 HTTPS 更安全可靠。
具體如下：
對于第三步的傳輸公鑰改成傳輸公鑰數字證書數字證書組成：公鑰用戶信息
公鑰
簽名
通過 hash(公鑰，公司信息，域名等申請信息) 獲取數據摘要;CA 再對摘要信息進行加密，這個密文就是簽名
CA 信息
有效期
證書序列號
數字證書由第三方機構(CA 機構)頒發公司信息、系統的域名和公鑰需要到 CA 機構進行認證，認證通過后 CA 再給我們頒發證書，證書內容如上不累述。因為這證書有簽名，所以證書內容不可被篡改，從而證書里面的公鑰用戶信息和公鑰的安全性就得到了保證。CA 機構頒發的證書的可靠性依賴于根證書，而根證書是操作系統或瀏覽器內置的(換句話說，我們就是要相信操作系統或者瀏覽器的安全性)綜上所述，我們 HTTPS 的安全性是基于對根證書的信任和加密算法的信任，從而認為自己是安全的。
上面也提到了，基于某個信任點，我們的安全才能聊下去，所以是沒有絕對的安全的。如果黑客劫持了瀏覽器，讓你所有請求先到他，他再到服務器，那么你請求的所有數據都會先到黑客手上，那么就不安全了。舉例：我們的梯子很多就是代理，瀏覽器發出的請求被它代理，然后走到可以翻墻的服務器上再去請求資源，得到的數據自然也是原路返還，那么這個中轉服務器就可以做很多操作了。
相信到這里，大家已經知道我們常說的網絡分層架構一般是定義成5層或者7層，而我們所說的網絡協議是針對里面某一層的通信協議。這里以我們最常接觸的 http 和 https 為例做了說明，并且講了它們的區別，還延申了下網絡安全方面的內容。
作者介紹蔡柱梁，51CTO社區編輯，從事Java后端開發8年，做過傳統項目廣電BOSS系統，后投身互聯網電商，負責過訂單，TMS，中間件等。
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