七、java-计算机网络-6

1.27 说一说你对IP分类的了解。

参考回答

​

​ 五类互联网地址

​ IP地址根据网络号和主机号来分，分为A、B、C三类及特殊地址D、E。 全0和全1的都保留不用。

1. A类：(1.0.0.0-126.0.0.0)（默认子网掩码：255.0.0.0或 0xFF000000）第一个字节为网络号，后三个字节为主机号。该类IP地址的最前面为“0”，所以地址的网络号取值于1~126之间。一般用于大型网络。
2. B类：(128.0.0.0-191.255.0.0)（默认子网掩码：255.255.0.0或0xFFFF0000）前两个字节为网络号，后两个字节为主机号。该类IP地址的最前面为“10”，所以地址的网络号取值于128~191之间。一般用于中等规模网络。
3. C类：(192.0.0.0-223.255.255.0)（子网掩码：255.255.255.0或 0xFFFFFF00）前三个字节为网络号，最后一个字节为主机号。该类IP地址的最前面为“110”，所以地址的网络号取值于192~223之间。一般用于小型网络。
4. D类：是多播地址。该类IP地址的最前面为“1110”，所以地址的网络号取值于224~239之间。一般用于多路广播用户 。
5. E类：是保留地址。该类IP地址的最前面为“1111”，所以地址的网络号取值于240~255之间。

1.28 IP为什么要分类？

参考回答

​ 根据IP地址访问终端是通过路由器，路由设备当中有一张路由表，该路由表记录了所有IP地址的位置，这样就可以进行包的转发了，如果我们不区分网络地址，那么这张路由表当中就要保存有所有IP地址的方向，这张路由表就会很大，就像下面说的那样：如果不分网络位和主机位，路由器的路由表就是都是32位的地址，那所有的路由器维护的路由表会很大，转发速度会变慢（因为查询变慢）。而且所有的路由器都要有全Internet的地址，所有人的路由器都要有足够的性能来存下全网地址。估计建造这样的Internet成本是现在的几万倍，甚至更高。

​ 有了网络地址，就可以限定拥有相同网络地址的终端都在同一个范围内，那么路由表只需要维护这个网络地址的方向，就可以找到相应的终端了。

1.29 IPV4和IPV6有什么区别？

参考回答

​ IPv4和IPv6是是目前使用的两种Internet协议版本，IPv4和IPv6协议之间存在各种差异，包括它们的功能，但关键的一点是它生成的地址（地址空间）的数量的区别。

1. 协议地址的区别

   （1）地址长度

   ​ IPv4协议具有32位（4字节）地址长度；IPv6协议具有128位（16字节）地址长度。

   （2）地址的表示方法

   ​ IPv4地址是以小数表示的二进制数。 IPv6地址是以十六进制表示的二进制数。

   （3）地址配置

   ​ IPv4协议的地址可以通过手动或DHCP配置的。

   ​ IPv4协议需要使用Internet控制消息协议版本6（ICMPv6）或DHCPv6的无状态地址自动配置（SLAAC）。

2. 数据包的区别

   （1）包的大小

   ​ IPv4协议的数据包需要576个字节，碎片可选 ；IPv6协议的数据包需要1280个字节，不会碎片。

   （2）包头

   ​ IPv4协议的包头的长度为20个字节，不识别用于QoS处理的数据包流，包含checksum，包含最多40个字节的选项字段。

   ​ IPv6协议的包头的长度为40个字节，包含指定QoS处理的数据包流的Flow Label字段，不包含checksum；IPv6协议没有字段，但IPv6扩展标头可用。

   （3）数据包碎片

   IPv4协议的数据包碎片会由转发路由器和发送主机完成。IPv6协议的数据包碎片仅由发送主机完成。

3. DNS记录

   IPv4协议的地址（A）记录，映射主机名；指针（PTR）记录，IN-ADDR.ARPA DNS域。

   IPv6协议的地址（AAAA）记录，映射主机名；指针（PTR）记录，IP6.ARPA DNS域

4. IPSec支持

   IPv4协议的IPSec支持只是可选的；IPv6协议有内置的IPSec支持。

5. 地址解析协议

   IPv4协议：地址解析协议（ARP）可用于将IPv4地址映射到MAC地址。

   IPv6协议：地址解析协议（ARP）被邻居发现协议（NDP）的功能所取代。

6. 身份验证和加密

   Pv6提供身份验证和加密；但IPv4不提供。

答案解析

​ 无

1.30 说一下http和https的区别。

参考回答

​ https和https主要存在以下的区别：

1. HTTPS 协议需要到 CA （Certificate Authority，证书颁发机构）申请证书，一般免费证书较少，因而需要一定费用。(以前的网易官网是http，而网易邮箱是 https 。)
2. HTTP 是超文本传输协议，信息是明文传输，HTTPS 则是具有安全性的 SSL 加密传输协议。
3. HTTP 和 HTTPS 使用的是完全不同的连接方式，用的端口也不一样，前者是80，后者是443。
4. HTTP 的连接很简单，是无状态的。HTTPS 协议是由 SSL+HTTP 协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议，比 HTTP 协议安全。(无状态的意思是其数据包的发送、传输和接收都是相互独立的。无连接的意思是指通信双方都不长久的维持对方的任何信息。)

答案解析

1. 超文本传输协议（HTTP，HyperText Transfer Protocol）是互联网上应用最为广泛的一种网络协议。设计 HTTP 最初的目的是为了提供一种发布和接收 HTML 页面的方法。它可以使浏览器更加高效。HTTP 协议是以明文方式发送信息的，如果黑客截取了 Web 浏览器和服务器之间的传输报文，就可以直接获得其中的信息。

2. HTTP原理

   （1）客户端的浏览器首先要通过网络与服务器建立连接，该连接是通过 TCP 来完成的，一般 TCP 连接的端口号是80。 建立连接后，客户机发送一个请求给服务器，请求方式的格式为：统一资源标识符（URL）、协议版本号，后边是 MIME 信息包括请求修饰符、客户机信息和许可内容。

   （2）服务器接到请求后，给予相应的响应信息，其格式为一个状态行，包括信息的协议版本号、一个成功或错误的代码，后边是 MIME 信息包括服务器信息、实体信息和可能的内容。

3. HTTPS（Hyper Text Transfer Protocol over SecureSocket Layer）是以安全为目标的 HTTP 通道，是 HTTP 的安全版。HTTPS 的安全基础是 SSL。SSL 协议位于 TCP/IP 协议与各种应用层协议之间，为数据通讯提供安全支持。SSL 协议可分为两层：SSL 记录协议（SSL Record Protocol），它建立在可靠的传输协议（如TCP）之上，为高层协议提供数据封装、压缩、加密等基本功能的支持。SSL 握手协议（SSL Handshake Protocol），它建立在 SSL 记录协议之上，用于在实际的数据传输开始前，通讯双方进行身份认证、协商加密算法、交换加密密钥等。

4. HTTPS的工作原理

   ​ 我们都知道HTTPS能够加密信息，以免敏感信息被第三方获取，所以很多银行网站或电子邮箱等等安全级别较高的服务都会采用HTTPS协议。

   

   客户端在使用HTTPS方式与Web服务器通信时有以下几个步骤，如图上图所示：

   （1）客户使用https的URL访问Web服务器，要求与Web服务器建立SSL连接。

   （2）Web服务器收到客户端请求后，会将网站的证书信息（证书中包含公钥）传送一份给客户端。

   （3）客户端的浏览器与Web服务器开始协商SSL连接的安全等级，也就是信息加密的等级。

   （4）客户端的浏览器根据双方同意的安全等级，建立会话密钥，然后利用网站的公钥将会话密钥加密，并传送给网站。

   （5）Web服务器利用自己的私钥解密出会话密钥。

   （6）Web服务器利用会话密钥加密与客户端之间的通信。

5. HTTPS的优点

   尽管HTTPS并非绝对安全，掌握根证书的机构、掌握加密算法的组织同样可以进行中间人形式的攻击，但HTTPS仍是现行架构下最安全的解决方案，主要有以下几个好处：

   （1）使用HTTPS协议可认证用户和服务器，确保数据发送到正确的客户机和服务器；

   （2）HTTPS协议是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议，要比http协议安全，可防止数据在传输过程中不被窃取、改变，确保数据的完整性。

   （3）HTTPS是现行架构下最安全的解决方案，虽然不是绝对安全，但它大幅增加了中间人攻击的成本。

   （4）谷歌曾在2014年8月份调整搜索引擎算法，并称“比起同等HTTP网站，采用HTTPS加密的网站在搜索结果中的排名将会更高”。

6. HTTPS的缺点

   ​ 虽然说HTTPS有很大的优势，但其相对来说，还是存在不足之处的：

   ​ （1）HTTPS协议握手阶段比较费时，会使页面的加载时间延长近50%，增加10%到20%的耗电；

   　（2）HTTPS连接缓存不如HTTP高效，会增加数据开销和功耗，甚至已有的安全措施也会因此而受到影响；

   　（3）SSL证书需要钱，功能越强大的证书费用越高，个人网站、小网站没有必要一般不会用。

   　（4）SSL证书通常需要绑定IP，不能在同一IP上绑定多个域名，IPv4资源不可能支撑这个消耗。

   　（5）HTTPS协议的加密范围也比较有限，在黑客攻击、拒绝服务攻击、服务器劫持等方面几乎起不到什么作用。最关键的，SSL证书的信用链体系并不安全，特别是在某些国家可以控制CA根证书的情况下，中间人攻击一样可行。

1.31 https为什么采用混合加密机制？

参考回答

​ 一方面，第一阶段的非对称加密，保证了对称密钥的安全性；另一方面，第二阶段的对称加密，可以提高加密/解密处理的速度，提高数据传输的效率。

答案解析

1. 为什么需要加密？

   ​ 因为http的内容是明文传输的，明文数据会经过中间代理服务器、路由器、wifi热点、通信服务运营商等多个物理节点，如果信息在传输过程中被劫持，传输的内容就完全暴露了，他还可以篡改传输的信息且不被双方察觉，这就是中间人攻击。所以我们才需要对信息进行加密。最简单容易理解的就是对称加密。

2. 什么是对称加密？

   ​ 就是有一个密钥，它可以对一段内容加密，加密后只能用它才能解密看到原本的内容，和我们日常生活中用的钥匙作用差不多。

3. 用对称加密可行吗？

   ​ 如果通信双方都各自持有同一个密钥，且没有别人知道，这两方的通信安全当然是可以被保证的（除非密钥被破解）。然而最大的问题就是这个密钥怎么让传输的双方知晓，同时不被别人知道。如果由服务器生成一个密钥并传输给浏览器，那这个传输过程中密钥被别人劫持弄到手了怎么办？之后他就能用密钥解开双方传输的任何内容了，所以这么做当然不行。
   ​ 换种思路？试想一下，如果浏览器内部就预存了网站A的密钥，且可以确保除了浏览器和网站A，不会有任何外人知道该密钥，那理论上用对称加密是可以的，这样浏览器只要预存好世界上所有HTTPS网站的密钥就行啦！这么做显然不现实。
   ​ 所以我们就需要神奇的非对称加密。

4. 什么是非对称加密？

   ​ 有两把密钥，通常一把叫做公钥、一把叫做私钥，用公钥加密的内容必须用私钥才能解开，同样，私钥加密的内容只有公钥能解开。

5. 用非对称加密可行吗？

   鉴于非对称加密的机制，我们可能会有这种思路：服务器先把公钥直接明文传输给浏览器，之后浏览器向服务器传数据前都先用这个公钥加密好再传，这条数据的安全似乎可以保障了！**因为只有服务器有相应的私钥能解开这条数据**。
      然而**由服务器到浏览器的这条路怎么保障安全？**如果服务器用它的的私钥加密数据传给浏览器，那么浏览器用公钥可以解密它，而这个公钥是一开始通过明文传输给浏览器的，这个公钥被谁劫持到的话，他也能用该公钥解密服务器传来的信息了。所以**目前似乎只能保证由浏览器向服务器传输数据时的安全性**（其实仍有漏洞，下文会说）。

6. 混合加密

   ​ 非对称加密耗时，非对称加密+对称加密结合可以吗？而且得尽量减少非对称加密的次数。当然是可以的，而且非对称加密、解密各只需用一次即可。以下就是加密过程：

   （1）某网站拥有用于非对称加密的公钥A、私钥A’。

   （2）浏览器像网站服务器请求，服务器把公钥A明文给传输浏览器。

   （3）浏览器随机生成一个用于对称加密的密钥X，用公钥A加密后传给服务器。

   （4）服务器拿到后用私钥A’解密得到密钥X。

   （5）这样双方就都拥有密钥X了，且别人无法知道它。之后双方所有数据都用密钥X加密解密。

   完美！HTTPS基本就是采用了这种方案。