网站将要准备建设的内容,新手做网站视频讲解,wordpress 登录评论,定制wordpress主题多少钱文章目录 TCP和UDP的区别连接方式可靠性传输效率传输速度数据传输单位流量控制和拥塞控制应用场景头部开销 TCP三次握手**三次握手的具体步骤****1. 客户端向服务器发送SYN包#xff08;第一次握手#xff09;****2. 服务器响应SYNACK包#xff08;第二次握手#xff09;**… 文章目录 TCP和UDP的区别连接方式可靠性传输效率传输速度数据传输单位流量控制和拥塞控制应用场景头部开销 TCP三次握手**三次握手的具体步骤****1. 客户端向服务器发送SYN包第一次握手****2. 服务器响应SYNACK包第二次握手****3. 客户端发送ACK包第三次握手****为什么需要三次握手****1. 确认双方的发送和接收能力****2. 防止历史连接的初始化****3. 协商初始序列号ISN****图示****常见问题****1. 为什么不是两次握手** **2. SYN Flood攻击与防御****总结** https如何保证安全性**一、HTTPS的核心架构与安全组件****二、HTTPS的安全保障机制详解****1. 加密通信混合加密机制****2. 身份验证数字证书与CA体系****3. 数据完整性保护哈希与MAC消息认证码****4. 握手过程建立安全连接的关键步骤****三、HTTPS抵御的安全风险****四、HTTPS的局限性与安全隐患****五、HTTPS的最佳实践****总结** 数据库索引**1. B树与B树索引****B树B-Tree****B树BTree** **2. 哈希索引****3. 全文索引****4. 空间索引****5. 位图索引****6. 聚簇索引Clustered Index****7. 非聚簇索引Non-Clustered Index****8. 覆盖索引Covering Index****9. 复合索引组合索引****10. 自适应哈希索引Adaptive Hash Index****11. 倒排索引Inverted Index****总结** TCP和UDP的区别
TCP传输控制协议和UDP用户数据报协议是互联网协议栈中两种重要的传输层协议在多个方面存在显著区别以下是具体介绍
连接方式
TCP是面向连接的协议。在数据传输之前需要先建立连接经历“三次握手”过程确保通信双方准备好传输数据。数据传输完成后还需要通过“四次挥手”来释放连接。UDP是无连接的协议。发送数据时不需要事先建立连接直接将数据报发送出去发送方和接收方之间没有建立连接的过程。
可靠性
TCP具有高可靠性。通过确认机制、重传机制来确保数据准确无误地到达接收方。当发送方发送数据后会等待接收方的确认应答如果在规定时间内未收到确认就会重新发送数据。同时TCP还会对数据进行排序和去重保证数据按照正确的顺序到达并且不会有重复的数据。UDP可靠性较低。发送数据后不会等待接收方的确认也没有重传机制数据是否到达接收方完全取决于网络状况。此外UDP也不对数据进行排序和去重数据可能会出现丢失、重复或乱序的情况。
传输效率
TCP由于需要建立连接、确认数据、重传数据等操作会引入一定的开销传输效率相对较低。UDP不需要建立连接和进行复杂的确认机制传输过程简单开销小传输效率相对较高。
传输速度
TCP传输速度相对较慢因为其可靠性机制会增加数据传输的延迟。UDP传输速度相对较快适合对实时性要求较高的应用场景如视频会议、直播等。
数据传输单位
TCP以字节流的形式传输数据数据没有边界发送方和接收方需要自己处理数据的边界问题。UDP以数据报的形式传输数据每个数据报都有明确的边界发送方将数据分成若干个数据报进行发送接收方每次接收一个完整的数据报。
流量控制和拥塞控制
TCP支持流量控制和拥塞控制。通过滑动窗口机制来实现流量控制防止发送方发送数据过快导致接收方缓冲区溢出。同时TCP还通过拥塞控制算法来避免网络拥塞当网络出现拥塞时TCP会降低数据传输速率。UDP不支持流量控制和拥塞控制发送方会以固定的速率发送数据不会根据网络状况调整发送速率。
应用场景
TCP适用于对可靠性要求高的应用场景如文件传输、电子邮件、远程登录等。UDP适用于对实时性要求高、对可靠性要求不高的应用场景如视频会议、直播、网络游戏等。
头部开销
TCP头部开销较大通常为20字节当有可选字段时头部长度会更长。UDP头部开销较小固定为8字节包括源端口号、目的端口号、长度和校验和。
以下是TCP和UDP区别的表格总结
对比项TCPUDP连接方式面向连接无连接可靠性高可靠性低可靠性传输效率较低较高传输速度较慢较快数据传输单位字节流数据报流量控制和拥塞控制支持不支持应用场景文件传输、电子邮件等视频会议、直播等头部开销较大20字节可选字段较小8字节
TCP三次握手
TCP三次握手是建立TCP连接的重要过程用于确保通信双方的发送和接收能力正常并协商初始序列号ISN。下面详细解释这一过程
三次握手的具体步骤
1. 客户端向服务器发送SYN包第一次握手
目的客户端向服务器表明“我想要建立连接”并请求服务器分配资源。发送内容 SYN标志位置为1表示这是一个连接请求。初始序列号ISN客户端随机生成一个序列号如x后续数据传输将基于此序列号递增。 状态变化客户端从CLOSED状态变为SYN_SENT状态。
2. 服务器响应SYNACK包第二次握手
目的服务器确认客户端的请求并分配资源如缓冲区。发送内容 SYN标志位置为1表示这是一个连接请求的响应。ACK标志位置为1表示确认客户端的请求。确认号ACK值为x1表示“我已收到你发送的序列号x期待下一个序列号是x1”。服务器的初始序列号ISN服务器随机生成一个序列号如y。 状态变化服务器从LISTEN状态变为SYN_RCVD状态。
3. 客户端发送ACK包第三次握手
目的客户端确认服务器的响应完成连接建立。发送内容 ACK标志位置为1表示确认服务器的连接请求。确认号ACK值为y1表示“我已收到你发送的序列号y期待下一个序列号是y1”。 状态变化 客户端从SYN_SENT状态变为ESTABLISHED状态连接已建立。服务器收到ACK后从SYN_RCVD状态变为ESTABLISHED状态。
为什么需要三次握手
1. 确认双方的发送和接收能力
第一次握手服务器收到客户端的SYN包确认客户端的发送能力正常。第二次握手客户端收到服务器的SYNACK包确认服务器的发送和接收能力正常。第三次握手服务器收到客户端的ACK包确认客户端的接收能力正常。
2. 防止历史连接的初始化
如果网络延迟导致旧的SYN包到达服务器服务器会响应SYNACK。此时客户端发现序列号不匹配非当前连接的ISN会发送RST包拒绝连接避免错误地建立连接。
3. 协商初始序列号ISN
双方通过随机生成的ISN作为初始序列号避免数据混乱。后续传输的数据序列号基于此递增确保可靠性。
图示
客户端 服务器| || SYN1, Seqx || -------------------------- | LISTEN| | SYN_RCVD| SYN1, ACK1, Seqy || Ackx1 ------------------ || || ACK1, Seqx1 || Acky1 ------------------ | ESTABLISHED| ESTABLISHED |常见问题
1. 为什么不是两次握手
若只有两次握手服务器无法确认客户端是否收到自己的SYN包。例如 客户端发送SYN包序列号为1但该包丢失。客户端重发SYN包序列号为2服务器响应SYNACK。客户端收到响应后连接建立。但如果第一个SYN包在网络中延迟后到达服务器服务器会误认为是新的连接请求并响应导致错误地建立连接。
2. SYN Flood攻击与防御
攻击原理攻击者伪造大量SYN包发送给服务器服务器响应SYNACK后无法收到第三次握手的ACK导致连接资源被耗尽半连接队列满。防御方法 TCP SYN Cookie服务器不缓存半连接状态而是通过算法生成确认号如f(x)收到ACK时验证其有效性。增大半连接队列通过系统参数调整如Linux的net.ipv4.tcp_max_syn_backlog。
总结
TCP三次握手通过“请求-响应-确认”的方式确保双方通信能力正常、防止历史连接干扰并为后续数据传输建立可靠的序列号基础。这一机制是TCP协议可靠性的重要保障。
https如何保证安全性
HTTPSHyper Text Transfer Protocol Secure通过加密、身份验证和数据完整性保护等多重机制来保证网络通信的安全性其核心原理围绕TLS/SSL协议传输层安全/安全套接层展开。以下是具体的安全保障机制
一、HTTPS的核心架构与安全组件
HTTPS基于TCP/IP协议在应用层HTTP和传输层TCP之间引入TLS/SSL协议层主要通过以下组件实现安全通信
对称加密使用单一密钥对数据进行加密和解密效率高但密钥传输存在风险。非对称加密使用公钥加密、私钥解密或反之安全性高但计算开销大。数字证书由可信证书颁发机构CA签发用于验证服务器身份。哈希算法用于验证数据完整性确保内容未被篡改。
二、HTTPS的安全保障机制详解
1. 加密通信混合加密机制
非对称加密用于密钥协商 客户端与服务器通过非对称加密如RSA、ECC协商一个对称加密密钥会话密钥。服务器将公钥通过数字证书发送给客户端客户端用公钥加密会话密钥并发送给服务器服务器用私钥解密获取密钥。 对称加密用于数据传输 双方使用协商好的会话密钥对实际传输的数据进行加密和解密避免明文传输。优势结合非对称加密的安全性和对称加密的效率解决了对称加密密钥传输的风险。
2. 身份验证数字证书与CA体系
数字证书的作用 服务器向CA如DigiCert、Lets Encrypt申请数字证书证书包含服务器公钥、域名、有效期及CA签名等信息。客户端收到证书后通过CA的根证书内置在浏览器/系统中验证证书的合法性确保连接的服务器是真实可信的而非伪造的钓鱼网站。 证书验证流程 客户端获取服务器的数字证书。用CA的公钥解密证书中的CA签名得到证书的哈希值。客户端对证书内容计算哈希值与解密后的哈希值对比验证证书是否被篡改。检查证书的域名是否与当前访问的域名一致防止域名劫持。
3. 数据完整性保护哈希与MAC消息认证码
哈希算法的应用 发送方将数据通过哈希算法如SHA-256生成消息摘要并将摘要与数据一起发送。接收方对收到的数据计算哈希值与收到的摘要对比若一致则证明数据未被篡改。 MAC机制增强安全性 结合会话密钥与哈希算法生成消息认证码MAC确保数据在传输过程中未被篡改或伪造。即使攻击者篡改数据由于没有会话密钥无法生成正确的MAC接收方会检测到数据异常。
4. 握手过程建立安全连接的关键步骤
HTTPS的TLS握手过程以TLS 1.3为例如下
客户端发送ClientHello 包含支持的TLS版本、加密算法套件、随机数Random1等信息。 服务器响应ServerHello 选择TLS版本和加密算法返回服务器数字证书、随机数Random2并发送ServerHelloDone。 客户端验证证书并生成会话密钥 验证证书合法性提取服务器公钥生成预主密钥Pre-Master Secret用公钥加密后发送给服务器。客户端与服务器通过Pre-Master Secret和两个随机数计算出会话密钥。 双向验证可选 若要求客户端认证服务器会发送CertificateRequest客户端返回自己的证书。 握手完成 双方发送Finished消息使用会话密钥加密验证握手过程的完整性。后续数据传输均使用会话密钥加密。
三、HTTPS抵御的安全风险
窃听攻击加密机制防止数据被中间人监听获取明文。中间人攻击MITM 数字证书验证确保客户端连接的是真实服务器而非伪造的中间人。若中间人伪造证书客户端会提示“证书无效”阻止连接。 数据篡改MAC机制确保数据在传输中未被篡改若篡改则会被检测到并丢弃。身份伪造数字证书由CA签发确保服务器身份真实可信防止钓鱼网站伪装。
四、HTTPS的局限性与安全隐患
证书信任链的风险 若CA机构被攻击或恶意签发证书可能导致中间人攻击如2011年DigiNotar证书伪造事件。 加密流量的隐私与监控 企业或政府可能通过部署SSL证书代理如WAF设备解密流量存在隐私泄露风险。 老旧协议与算法的漏洞 若服务器支持过时的TLS版本如TLS 1.0或弱加密算法可能被破解如POODLE漏洞利用TLS 1.0的缺陷。 性能开销 加密和解密过程会增加服务器负载和通信延迟可通过硬件加速如SSL卸载或优化握手流程如TLS 1.3减少握手延迟缓解。
五、HTTPS的最佳实践
使用最新的TLS版本优先使用TLS 1.3禁用TLS 1.0/1.1及不安全的加密算法。选择可信的CA证书避免使用自签名证书定期更新证书防止过期。启用HSTSHTTP Strict Transport Security强制浏览器只能通过HTTPS访问防止HTTP劫持。监控证书状态通过OCSP在线证书状态协议或CRL证书吊销列表验证证书是否被吊销。部署前向保密Perfect Forward Secrecy, PFS使用ECDHE等算法确保会话密钥的安全性即使私钥泄露也无法解密历史通信。
总结
HTTPS通过加密通信、身份验证、数据完整性保护的组合机制构建了一套完整的安全体系有效抵御了网络中的窃听、篡改和伪造等风险。尽管存在一定的性能开销和信任链风险但通过技术优化和规范管理HTTPS已成为互联网安全通信的标准配置。
数据库索引
数据库索引是提升查询效率的关键技术通过不同的数据结构和组织方式优化数据检索。以下是常见的索引类型及其特点
1. B树与B树索引
B树B-Tree
结构平衡多路搜索树每个节点可存储多个键值和指向子节点的指针。特点 所有节点都包含数据键值和记录指针。适用于范围查询和等值查询。 应用早期数据库系统如IBM DB2。
B树BTree
结构B树的变种非叶子节点仅存储索引键数据仅存储在叶子节点。特点 叶子节点通过指针相连支持高效的范围查询。所有查询路径长度相同保证稳定的查询性能。 应用主流数据库如MySQL InnoDB、Oracle、SQL Server的默认索引结构。
2. 哈希索引
原理使用哈希表存储索引键与数据行的映射关系。特点 等值查询极快O(1)时间复杂度。不支持范围查询且存在哈希冲突问题。 应用 MySQL的Memory引擎默认使用哈希索引。Redis等内存数据库的主键索引。
3. 全文索引
原理对文本内容如文章、评论建立倒排索引记录每个词在哪些文档中出现。特点 支持复杂的文本搜索如关键词匹配、模糊查询。需要分词处理占用空间较大。 应用 MySQL的FULLTEXT索引适用于MyISAM和InnoDB。搜索引擎如Elasticsearch、Solr。
4. 空间索引
原理针对地理空间数据如坐标、多边形优化查询。常见结构 R树类似B树用于多维空间数据。四叉树/八叉树递归分割空间为子区域。 应用 PostgreSQL的PostGIS扩展。MySQL的SPATIAL索引。地图应用如查找附近的POI。
5. 位图索引
原理为每个键值创建一个位图用位0/1表示记录是否包含该键。特点 适合低基数列如性别、状态。支持高效的AND、OR等布尔运算。 应用 数据仓库如Oracle、Teradata。不适合频繁更新的场景位图更新开销大。
6. 聚簇索引Clustered Index
定义物理存储顺序与索引顺序一致的索引一个表只能有一个聚簇索引。特点 数据行直接存储在索引的叶子节点中如InnoDB的主键索引。查询时无需二次查找效率高。 应用 MySQL InnoDB的主键索引聚簇索引。SQL Server的CLUSTERED INDEX。
7. 非聚簇索引Non-Clustered Index
定义索引与数据物理存储分离叶子节点存储指向数据行的指针。特点 一个表可以有多个非聚簇索引。查询时可能需要回表先查索引再查数据。 应用 InnoDB的二级索引辅助索引。所有非主键索引通常是非聚簇的。
8. 覆盖索引Covering Index
定义索引包含查询所需的所有列无需回表。特点 显著提升查询性能减少I/O操作。 示例SELECT user_id, name FROM users WHERE age 18;
-- 使用 (age, name, user_id) 复合索引可覆盖查询9. 复合索引组合索引
定义多个列组合成一个索引遵循“最左前缀原则”。特点 适用于多条件查询如WHERE a1 AND b2。索引顺序影响查询效率高频过滤条件优先。 应用 MySQL的CREATE INDEX idx_name ON table(a, b, c)。
10. 自适应哈希索引Adaptive Hash Index
原理数据库自动为频繁访问的索引页建立哈希索引加速访问。特点 完全自动管理无需人工干预。InnoDB的优化特性之一。
11. 倒排索引Inverted Index
原理记录每个值出现的位置如全文索引。应用 搜索引擎、日志分析系统。某些NoSQL数据库如Apache Solr。
总结
索引类型适用场景典型应用B树范围查询、等值查询MySQL、Oracle哈希索引等值查询MySQL Memory引擎全文索引文本搜索Elasticsearch空间索引地理数据查询PostGIS位图索引低基数列的布尔运算数据仓库聚簇索引主键查询InnoDB主键复合索引多条件查询联合查询覆盖索引避免回表优化查询
选择合适的索引类型需结合业务场景、数据特点和查询模式错误的索引可能导致性能退化。
