《深入浅出Node.js》- 7网络编程

7网络编程

tcp、udp、http、htps、websocket中如何使用还重点分析了websocket数据传输的过程、ssl/tls和https如何进行数字签名

服务模块

Node提供了net、dgram、http、https这4个模块，分别用于处理TCP、UDP、HTTP、HTTPS，适用于服务器端和客户端。

net -> TCP => tls -> TLS/SSL加密的TCP连接上 dgram -> UDP http -> HTTP => https -> HTTPS

OSI模型

1、TCP

传输之前需要3次握手形成会话
创建会话

测试

创建服务端(7.1.1.js)

var net = require("net");
var server = net.createServer(function (socket) {
  // Nagle算法：要求缓冲区的数据达到一定数量或者一定时间后才将其发出
  // 去掉Nagle算法
  socket.setNoDelay(true);
  socket.on("data", function (data) {
    console.log(data.toString());
    socket.write("欢迎光临《深入浅出Node.js》3");
  });
  socket.on("end", function () {
    console.log("连接断开");
  });
  socket.write("欢迎光临《深入浅出Node.js》1\n");
});
server.listen(8124, function () {
  console.log("server bound");
});

// 服务器事件
server.on("connection", function (socket) {
  // 新的连接
  socket.write("《深入浅出Node.js》2\n");
  console.log("connection event");
});

telnet 127.0.0.1 8124
nc -U /tmp/echo.sock （前提对domain socket监听 server.listen('/tmp/echo.sock');
net模块自行构造客户端进行会话(7.1.2.js)

var count = 0;
var net = require("net");
var client = net.connect({ port: 8124 }, function () {
  console.log("client connected");
  client.write("world! \r\n");
});
client.on("data", function (data) {
  count++;
  console.log("测试调用次数", count);
  // 有时候调1次
  // 有时候调2次
  // 更多时候是小数据包进行合并，发送1次
  console.log(data.toString());
  client.end();
});
client.on("end", function () {
  console.log("client disconnected");
});

client.on("connect", () => {
  console.log("client connect event");
});

2、UDP

UDP 不是面向连接的、直接传输
DNS服务即是基于它实现的。

3、http

http
- HTTP标准为RFC 2616
- curl -v http://127.0.0.1:1337
- 报文开头：经典的TCP的3次握手过程
- 请求、响应：都包含报文头和报文体，get请求没有报文体
http 模块
- http 封装 net（tcp）
- HTTP服务以request为单位进行服务。
- http模块即是将connection到request的过程进行了封装，
- 对二进制的数据进行解析：请求、响应过程中
客户端
- http响应
  - ClientRequest在解析响应报文时，
  - 一解析完响应头就触发response事件，
  - 同时传递一个响应对象以供操作ClientResponse
- http代理
  - 最多可以创建5个连接，实际是一个线程池
  - 需要修改
  js
```
var agent = new http.Agent({
  maxSockets: 10
});
var options = {
  hostname: '127.0.0.1',
  port: 1334,
  path: '/',
  method: 'GET',
  agent: agent
}
```
  - agent为false，脱离连接池的管理，不受并发的限制。

4、websocket

优点：
- 事件变成
- 长连接
- 只建立一个tcp连接
- 数据可以推动到客户端，双向通信
- 更轻量级的协议头
Comet技术长轮询（过时）
WebSocket与HTTP的区别
- 相比HTTP,WebSocket更接近于传输层协议，在TCP上定义独立的协议。
- 让人迷惑的部分在于WebSocket的握手部分：是由HTTP完成的，使人觉得它可能是基于HTTP实现的。

1、握手

请求

YAML

GET /chat HTTP/1.1        
Host: server.example.com 
# 升级协议为WebSocket 
Upgrade: websocket        
Connection: Upgrade        
# 用于安全校验
# 随机生成的Base64编码的字符串
# 服务器端接收到之后将其与字符串258EAFA5-E914-47DA-95CAC5AB0DC85B11相连
# 然后通过sha1安全散列算法计算出结果后，Base64编码，返回给客户端
Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==        
# 子协议和版本号  
Sec-WebSocket-Protocol: chat, superchat
Sec-WebSocket-Version: 13

响应

YAML

HTTP/1.1101 Switching Protocols
# 更新应用层协议为WebSocket协议
Upgrade: websocket        
Connection: Upgrade    
# 基于Sec-WebSocket-Key生成的字符串 
# 客户端将会校验Sec-WebSocket-Accept的值，如果成功，将开始接下来的数据传输   
Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo=        
Sec-WebSocket-Protocol: chat

2、数据传输

send
- 将这个数据封装为一帧或多帧数据，然后逐帧发送
安全
- 客户端需要对发送的数据帧进行掩码处理，服务器一旦收到无掩码帧（比如中间拦截破坏），连接将关闭。
- 而服务器发送到客户端的数据帧则无须做掩码处理，同样，如果客户端收到带掩码的数据帧，连接也将关闭。
数据帧
- WebSocket数据帧的定义，每8位为一列，也即1个字节。其中每一位都有它的意义
- fin：
  - 如果这个数据帧是最后一帧，这个fin位为1，其余情况为0。
  - 当一个数据没有被分为多帧时，它既是第一帧也是最后一帧。
- rsv1、 rsv2、 rsv3：
  - 各为1位长， 3个标识用于扩展，当有已协商的扩展时，这些值可能为1，其余情况为0。
- opcode：
  - 长为4位的操作码，可以用来表示0到15的值，用于解释当前数据帧。
  - 0表示附加数据帧， 1表示文本数据帧， 2表示二进制数据帧， 8表示发送一个连接关闭的数据帧， 9表示ping数据帧，
  - 10表示pong数据帧，其余值暂时没有定义。
  - ping数据帧和pong数据帧用于心跳检测，当一端发送ping数据帧时，另一端必须发送pong数据帧作为响应，告知对方这一端仍然处于响应状态。
- masked：
  - 表示是否进行掩码处理，长度为1。客户端发送给服务器端时为1，服务器端发送给客户端时为0。
- payload length：
  - 一个7、 7+16或7+64位长的数据位，标识数据的长度，如果值在0~125之间，那么该值就是数据的真实长度；
  - 如果值是126，则后面16位的值是数据的真实长度；
  - 如果值是127，则后面64位的值是数据的真实长度。
- masking key：
  - 当masked为1时存在，是一个32位长的数据位，用于解密数据。
- payload data：
  - 我们的目标数据，位数为8的倍数。
服务端处理
- 服务端接受，解析，通过掩码解密，触发onmessage
- 服务端响应，无需掩码，其他相同

5、服务安全

SSL作为一种安全协议（Secure Sockets Layer，安全套接层）- 传输层提供对网络连接加密
随后IETF将其标准化，称为TLS（Transport Layer Security，安全传输层协议）
crypto、加密解密
tls、针对net tec
https、针对http 1、TLS/SSL
- TLS/SSL是一个公钥/私钥的结构，它是一个非对称的结构
- 1、客户端和服务器分别生成公钥、私钥；
  shell
```
# 生成服务器端私钥
$ openssl genrsa -out server.key 1024        
# 生成客户端私钥        
$ openssl genrsa -out client.key 1024
# 生成公钥
$ openssl rsa -in server.key -pubout -out server.pem       
$ openssl rsa -in client.key -pubout -out client.pem
```
- 2、客户端和服务器端互换公钥，使用对方的公钥进行加密；
- 3、中间人攻击，
  - 中间人对客户端扮演服务器端的角色，
  - 对服务器端扮演客户端的角色，
  - 为了解决这个问题， TLS/SSL引入了数字证书来进行认证、
  - 数字证书包括：
    - 1、服务器的名称和主机名、
    - 2、服务器的公钥、
    - 3、签名颁发机构的名称、
    - 4、来自签名颁发机构的签名；
  - 通过证书中的签名，确认收到的公钥是来自目标服务器的；
- 4、数字证书
  - CA数字证书认证中心
    - 为站点颁发证书，且这个证书中具有CA通过自己的公钥和私钥实现的签名。
    - 为了得到签名证书，
    - 服务器需要通过自己的私钥生成CSR（Certificate Signing Request，证书签名请求）文件
    - CA机构将通过这个文件颁发属于该服务器端的签名证书，
    - 通过CA机构就能验证证书是否合法。
    - 自签名证书：自己扮演CA机构
    - CA：
      - 生成私钥、
      - 生成CSR文件、
      - 通过私钥自签名生成证书（扮演CA角色需要的文件）
      bash
      $ openssl genrsa -out ca.key 1024 $ openssl req -new -key ca.key -out ca.csr $ openssl x509-req -in ca.csr -signkey ca.key -out ca.crt
    - 服务器：
      - 生成CSR文件、
      - 得到签名证书
      bash
      $ openssl req -new -key server.key -out server.csr $ openssl x509-req -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -in server.csr -out server.crt
  - 过程
    - CA将证书颁发给服务器端
    - 客户端先会去获取服务器端的证书
    - 通过CA验证真假（还有服务器名称、IP地址验证）
    - 知名的CA机构，它们的证书一般预装在浏览器中，不需要再从服务器获取了
    - 根证书：不需要上级参与签名的 2、TLS服务（/tls）
- 客户端：也需要生成CA证书，双向确认身份
  js
```
// 创建私钥
$ openssl genrsa -out client.key 1024
// 生成CSR
$ openssl req -new -key client.key -out client.csr
// 生成签名证书
$ openssl x509 -req -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -in client.csr -out client.crt
```

3、https服务（/https）

直接用上文生成的私钥和证书。
curl
- curl https://localhost:8000/ 抛错，无法验证服务器端证书是否正确，
- curl -k https://localhost:8000/ 忽略掉证书的验证
- curl --cacert keys/ca.crt https://localhost:8000/ 告知CA证书使之完成对服务器证书的验证

NodeJs

Book

Module

7网络编程

服务模块

OSI模型

1、TCP

2、UDP

3、http

4、websocket

5、服务安全

7网络编程 ​

服务模块 ​

OSI模型 ​

1、TCP ​

2、UDP ​

3、http ​

4、websocket ​

5、服务安全 ​

7网络编程

服务模块

OSI模型

1、TCP

2、UDP

3、http

4、websocket

5、服务安全