网络编程——http协议

Posted 2021-01-21 huangjialin

1、TCP/IP 基本知识

一、概念

TCP/IP协议是一个协议的集合，它是由众多的互联网相关联的协议集合的总称。如图

 

二、TCP/IP分层管理

TCP/IP模型分为5层：应用层，传输层，网络层，数据链路层，物理层。（注意：OSI分层是分为七层的）分层的最大好处，就是各层负责各层的任务，一旦某一块出现问题，则可以直接替换对应的层即可，无需全部更改。

应用层：应用层是我们平时接触最多的层，它的作用就是向用户提供应用服务时通信的活动。比如说http协议，FTP协议，dns(域名解析)等协议，都是在该层

传输层：主要作用是提供处于网络连接中的两台计算机之间的数据传输。如tcp(可靠的传输控制协议)，udp（用户数据报协议）。传输单位是报文段。

网络层：网络层用来处理网络中流动的数据包，数据包是网络传输的最小单位。比如我们常用的IP协议，icmp协议，arp协议（通过IP地址得出对应的mac地址）都在该层。

数据链路层：一般用来处理连接硬件部分，如控制网卡，硬件相关的设备驱动。单位是数据帧

物理层：负责数据传输的硬件。比如说光纤等等

 

三、TCP/IP通信传输流

1、tcp/ip协议进行网络通信时，会通过分层顺序和对方进行通信。发送端从应用层往下走，接收端则从从下往上走。

2、发送端在层与层之间传递数据时，没经过一层，就会打上相应层所属的首部信息。而在接收端层与层之间传递数据时，没经过一层，则会把对应的首部信息消去。这种把数据包装起来的做法，叫做封装。

四、和http关系密切的协议：IP、TCP、DNS

IP：IP位于网络层，它是一种协议的名称。注意和IP地址区分。它主要的作用就是把各种数据包传递给对方。要保证准确的传递到对方手中，其中有两个重要的条件：1、IP地址     2、MAC地址  ，（IP地址可以和Mac地址进行配对，IP地址可以变换，但MAC地址，一般是不会变的）。

TCP:TCP位于传输层，是可靠的传输协议（连接需要三次握手，断开需要四次挥手），它主要是提供可靠的字节流服务。1、字节流服务：为了传输方便，将大块的数据分割以报文段为单位的数据包进行管理。 2、可靠的传输服务：它能够把数据准确可靠的传给对方

DNS服务：该服务是位于应用层的，主要的作用就是解析域名，可以将域名解析出对应的IP地址。

 

五、各种协议与HTTP协议之间的关系

 

2、http协议

一、http协议特点

http是位于应用层的一个超文本传输协议，基于tcp/ip通信协议来传递数据的。具有以下特点

1、简单快速：客户端向服务端请求服务时，只需要传递请求方法和路径。由于http协议简单，使得http服务器的程序规模小，因此通信速度快。

2、灵活：http允许传输任意类型的数据对象。正在传输的类型由Content-Type标记。

3、无连接：无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求以后，并且收到客户端的应答后，就端开连接了。

4、无状态：http协议是无状态协议，也就是说对事务处理没有记忆能力，缺少状态，如果后续处理需要前面的信息，则必须要重新传递，这样可能导致每次连接传输的数据量增大，但是在服务器不需要先前的数据的时候，就会快的多了。

5、支持B/S，C/S模式

 

二、http请求报文和响应报文

请求报文：http请求报文主要有请求行，请求头，空行，请求体四部分组成。

1、请求行：由请求方法（HEAD、PUT、DELETE、OPTIONS、TRACE、CONNECT），URL和协议版本组成。

2、请求头：为请求报文添加一些信息，由名/值组成

3、空行：请求头的最后会有一个空行，代表请求头部结束，接下来是请求正文，此部分不可少。

4、请求正文

  

响应报文：http的响应报文由状态行，响应头部，空行，响应体组成

1、状态行：由服务器HTTP协议版本，响应状态码，状态码的文本描述组成

2、响应头部：和请求头一样，由名/值组成

3、请求头的最后会有一个空行，代表请求头部结束，接下来是请求正文，此部分不可少。

4、响应正文

 

请求方法

 

请求头信息

 

 

响应头

 

 

 

状态码分类

 

 

3、https

众所周知，http是不安全的，它有着很大的缺陷，比如通信使用明文，不验证通信方的身份，无法证明报文的正确性等。所以就有了https。https并不是一个新的协议。https全称HTTP over TLS。这个TLS位于传输层的上层，应用层的下层，作为一个安全层而存在。

 

注：对于TLS和SSL的区别，大家可以自己去学习。在这里，只需要理解为TLS是SSL的升级版本就好。

 

一、https怎么加密的？

TLS是基于X.509认证的，他假定所有的数字证书都是由一个层次话的数字证书认证机构发出，即CA。他可以通过加密技术（对称加密和非对称加密）对我们传输的数据进行加密。不了解对称加密和非对称加密的朋友，可以看看我以前写的这篇文章：https://www.cnblogs.com/huangjialin/p/9694488.html   CA用自己的私钥签发数字证书，数字证书中包含有公钥，然后加密房就可以使用证书中的公钥解密出CA签发的证书，从中拿到合法的公钥。是不是感觉有点懵逼。简单来说，就是我们一般会在本地内置一个CA证书，然后用本地的CA证书中的公钥去解密。拿到合法的公钥，然后就可以用公钥进行加密数据，然后服务端，就可以使用自己的私钥就行解密拿到相关的数据。

注意：如果不内置本地证书可以吗？可以，但是会存在比较大的漏洞，也就是很容易通过中间人攻击，来截获数据，所有，内置本地证书并且及时更新证书，这是一种比较有效的防止中间人攻击的手段。

说了这么多，我们使用代码来解释一下，拿okhttp来做例子。okhttp添加加密证书的过程。

对okHttp进行简单的配置，对OKhttp不熟悉的朋友可以看看这篇文章：https://www.cnblogs.com/huangjialin/p/9469373.html

 1 OkHttpClient.Builder builder = new OkHttpClient.Builder()
 2                 .sslSocketFactory() //配置ssl文件
 3                 .connectTimeout(15, TimeUnit.SECONDS)
 4                 .writeTimeout(20, TimeUnit.SECONDS)
 5                 .readTimeout(20, TimeUnit.SECONDS);
 6         OkHttpClient okHttpClient = builder.build();
 7         Request request = new Request.Builder()
 8                 .get() //设置请求模式
 9                 .url("https://www.baidu.com/")
10                 .build();
11 
12         Call call = okHttpClient.newCall(request);
13         call.enqueue(new Callback() {
14             @Override
15             public void onFailure(Call call, IOException e) {
16                 Log.d("MainActivity", "-----------onFailure-----------");
17             }
18 
19             @Override
20             public void onResponse(Call call, Response response) throws IOException {
21                 Log.d("MainActivity", "----onResponse----" + response.body().toString());
22                 runOnUiThread(new Runnable() {
23                     @Override
24                     public void run() {
25                         Toast.makeText(MainActivity.this, "请求成功", Toast.LENGTH_LONG).show();
26                     }
27                 });
28 
29             }
30         });

okhttp提供了一个方法sslSocketFactory()，专门用来设置ssl的。它需要传递一个SSLSocketFactory。

1  private synchronized SSLSocketFactory getDefaultSSLSocketFactory() {
2         try {
3             SSLContext sslContext = SSLContext.getInstance("TLS");
4             sslContext.init(null, null, null);
5             return sslContext.getSocketFactory();
6         } catch (GeneralSecurityException e) {
7             throw new AssertionError(); 
8         }
9     }

上面的使用的是默认的SSLSocketFactory，也就是说什么也没有配置，系统提供的。在校验系统服务器的时候，会信任设备内置的100多个证书。那么他是怎么校验的呢？主要是通过TrustManager这个类。在上面代码sslContext.init(null, null, null);中，我们都填了null作为参数，但是这样的话，都没有办法进行证书的校验。我们看看内部源码

1 public final void init(KeyManager[] km, TrustManager[] tm,
2                                 SecureRandom random)
3         throws KeyManagementException {
4         contextSpi.engineInit(km, tm, random);
5     }

 1 private static synchronized SSLSocketFactory getDefaultSSLSocketFactory() {
 2         try {
 3             SSLContext sslContext = SSLContext.getInstance("TLS");
 4             sslContext.init(null, new TrustManager[]{
 5                     new X509TrustManager() {
 6                         public void checkClientTrusted(X509Certificate[] x509Certificates, String s) throws CertificateException {
 7 
 8                         }
 9 
10                         public void checkServerTrusted(X509Certificate[] x509Certificates, String s) throws CertificateException {
11                         }
12 
13                         public X509Certificate[] getAcceptedIssuers() {
14                             return new X509Certificate[0];
15                         }
16                     }
17             }, null);
18             return sslContext.getSocketFactory();
19         } catch (GeneralSecurityException e) {
20             throw new AssertionError();
21         }
22     }

实际上这样配置，基本算是完成了。也没错，但是使用系统默认提供的SSLSocketFactory，它会默认设备中内置的100多个证书。基本上是什么证书都信任了，所以，还是存在很大的风险，中间人很容易就攻击了。所以，我们还得自己配置自己的SSL证书。

 1 private static synchronized SSLSocketFactory getDefaultSSLSocketFactory() {
 2         try {
 3             // 取到证书的输入流  当然这里不一定要这样读取，就看你的证书存放在哪里了，huangjialin.crt是证书的名称
 4             InputStream is = new FileInputStream("huangjialin.crt");
 5             CertificateFactory cf = CertificateFactory.getInstance("X.509");
 6             Certificate ca = cf.generateCertificate(is);
 7 
 8             // 创建 Keystore 包含我们的证书
 9             String keyStoreType = KeyStore.getDefaultType();
10             KeyStore keyStore = KeyStore.getInstance(keyStoreType);
11             keyStore.load(null);
12             keyStore.setCertificateEntry(null, ca);
13 
14             // 创建一个 TrustManager 仅把 Keystore 中的证书 作为信任的锚点
15             String algorithm = TrustManagerFactory.getDefaultAlgorithm();
16             TrustManagerFactory trustManagerFactory = TrustManagerFactory.getInstance(algorithm);
17             trustManagerFactory.init(keyStore);
18             TrustManager[] trustManagers = trustManagerFactory.getTrustManagers();
19 
20             // 用 TrustManager 初始化一个 SSLContext
21             SSLContext sslContext = SSLContext.getInstance("TLS");
22             sslContext.init(null, trustManagers, null);
23 
24             return sslContext.getSocketFactory();
25         } catch (GeneralSecurityException e) {
26             throw new AssertionError();
27         } catch (FileNotFoundException e) {
28             e.printStackTrace();
29             return null;
30         } catch (IOException e) {
31             e.printStackTrace();
32             return null;
33         }
34     }

通过我们自定义的SSL，自己设置信任锚点，安全性才会大大的提升。