1. 总是打开的主机——服务器，它服务于来自许多其他称为客户的主机的请求
2. 服务器具有固定周知的 IP 地址
3. 著名应用程序
   1. Web
   2. FTP
   3. Telnet
   4. 电子邮件
4. 配备大量主机的数据中心 (data center) 常被用于创建强大的虚拟服务器

1. 应用程序在间断连接的主机对之间使用直接通信，这些主机对被称为对等方，这些对等方并不为服务提供商所有
2. 具有自扩展性: 每个对等方都由于请求文件产生工作负载，但通过向其他对等方分发文件为系统增加服务能力

1. 在一对进程之间的通信会话场景中，发起通信（即在该会话开始时发起与其他进程的联系）的进程被标识为客户，在会话开始时等待联系的进程是服务器。

1. 进程通过称为套接字 (socket) 的软件接口向网络发送报文和从网络接收报文
   1. 套接是同一台主机内应用层与运输层之间的接口
   2. 由于该套接字是建网络应用程序的可编程接口，因此套接字也称为应用程序和网络之间的应用程序编程接口 (Application Programming Interface, API)
2. 应用程序开发者对运输层的控制仅限于于
   1. 选择运输层协议
   2. 设定几个参数，如最大缓存和最大报文长度等

1. 为了标识接受进程，需要定义两种信息
   1. 主机的地址
   2. 在目的主机中指定接收进程的标识符 (目的地端口号)

1. 如果一个协议提供了确保由应用程序的一端发送的数据正确、完全地交付给该应用程序的另一端的数据交付服务，就认为提供了可靠数据传输服务 (reliable data transfer)
2. 运输层协议向应用程序提供的一个重要服务是进程到进程的可靠数据传输
3. 容忍丢失的应用 (loss-tolerant application): 使用的运输层协议不提供可靠数据传输，发送进程的数据可能

1. 可用吞吐量：发送进程能够向接收进程交付比特的速率
2. 产生了一种能够以某种特定的速率提供确保的可用吞吐量的运输层协议，适用于带宽敏感的应用
3. 带宽敏感的应用 (bandwidth-sensitive application)：具有吞吐量要求的应用程序
4. 弹性应用(elastic application)：能够根据当时可用带宽或多或少地利用可供使用的吞吐量

1. 对于交互式实时应用程序有吸引力，如因特网电话、虚拟环境、电话会议和多方游戏
2. 定时保证：发送方注入套接字的每个比特到达接收方的套接字不迟于特定时间限制

1. 运输协议能够为应用程序提供一种或多种安全性服务
2. 发送主机中运输协议能够加密发送进程传输的所有数据
3. 接收主机中运输层协议能够将数据交付给接收进程前解密这些数据
4. 运输层协议能够提供机密性、数据完整性和端点鉴别等安全性服务

1. TCP 服务模型包括面向连接服务和可靠数据传输服务
2. 面向连接的服务：
   1. 握手过程：在应用层数据报文开始流动之前，TCP 让客户和服务器互相交换运输层控制信息
   2. 握手阶段后，两个进程的套接字之间建立一个 全双工 的 TCP 连接 (TCP connection)，当应用程序结束报文发送时，必须拆除该连接
3. 可靠的数据传送服务：
   
   1. 通信进程能够依靠 TCP，无差错、按适当顺序交付所有发送的数据
4. 拥塞控制机制
5. TCP 安全
   1. 安全套接字层 (Secure Sockets Layer，SSL)：经过 SSL 增强的传输控制协议（TCP）不仅具备传统 TCP 的功能，而且还提供了关键的进程到进程安全性服务，包括加密、数据完整性和端点鉴别
   2. SSL 在应用层上实现

1. UDP 无连接没有握手过程，没有拥塞控制机制，UDP 协议提供不可靠的数据传送服务
   

1. 今天的因特网通常能够为时间敏感应用提供满意的服务，但它不能提供任何定时或带宽保证

1. 根据每个请求/相应对经一个单独的 TCP 连接发送还是经相同的 TCP 连接发送划分
2. 非持续连接 (non-persistent connection)： 针对不同的 HostName 建立了两个并行的 TCP 连接 (Q: 怎么通过工具观察图 2 和图 3 的两个连接是否是持续的)
   1. 用户可以配置现代浏览器来控制连接的并行度
   2. 往返时间(Round-Trip Time, RTT)：
      1. 一个短分组从客户到服务器然后再返回客户所花费的时间。
      2. RTT 包括分组传播时延、分组在中间路由器和交换机上的排队时延以及分组处理时延
      3. 点击超链接引起浏览器和 Web 服务器间发起一个 TCP 连接，涉及一次"三次握手"的过程
      4. 总的响应时间是两个 RTT 加上服务器传输(?) HTML 文件的时间
   3. 缺点：
      1. 必须为每一个请求的对象建立和维护一个全新的连接
      2. 每一个对象经受两倍 RTT 的交付时延
3. 持续连接(persistent connection)
   1. 在采用 HTTP1.1 持续连接的情况下，服务器在发送响应后保持 TCP 连接打开，在相同的客户与服务器之间，后续的请求和响应报文能够通过相同的连接进行传送

GET / HTTP/1.1
Host: cnhktrz3k5nc.hack-challenge.lug.ustc.edu.cn:13202
Cookie: session=eyJ0b2tlbiI6IjU2ODpNRVVDSVFEOUtzZWdBT2c5ZE9jdGkzUmJPSUVTSTdSTWQ5cDRQaW8vdWNxTXY3V0dhUUlnR0dIMHVROHhISWI4SzBNT2lidlFjVk0xaGoxZEdQZGNOYkpGbXJyZE45az0ifQ.ZUGxTw.PrwGL6P9rTzYpTfdu21r7irxBjQ
User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10.15; rv:109.0) Gecko/20100101 Firefox/118.0
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/avif,image/webp,*/*;q=0.8
Accept-Language: en-US,en;q=0.5
Accept-Encoding: gzip, deflate
Upgrade-Insecure-Requests: 1
Sec-Fetch-Dest: document
Sec-Fetch-Mode: navigate
Sec-Fetch-Site: none
Sec-Fetch-User: ?1
Te: trailers
Connection: close


----------------------------------------------------------
🌟 加上不显示的回车和换行符后，报文中的空格也是真实存在的 (感谢ChatGPT的帮助)
GET / HTTP/1.1\r\n
Host: cnhktrz3k5nc.hack-challenge.lug.ustc.edu.cn:13202\r\n
Cookie: session=eyJ0b2tlbiI6IjU2ODpNRVVDSVFEOUtzZWdBT2c5ZE9jdGkzUmJPSUVTSTdSTWQ5cDRQaW8vdWNxTXY3V0dhUUlnR0dIMHVROHhISWI4SzBNT2lidlFjVk0xaGoxZEdQZGNOYkpGbXJyZE45az0ifQ.ZUGxTw.PrwGL6P9rTzYpTfdu21r7irxBjQ\r\n
User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10.15; rv:109.0) Gecko/20100101 Firefox/118.0\r\n
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/avif,image/webp,*/*;q=0.8\r\n
Accept-Language: en-US,en;q=0.5\r\n
Accept-Encoding: gzip, deflate\r\n
Upgrade-Insecure-Requests: 1\r\n
Sec-Fetch-Dest: document\r\n
Sec-Fetch-Mode: navigate\r\n
Sec-Fetch-Site: none\r\n
Sec-Fetch-User: ?1\r\n
Te: trailers\r\n
Connection: close\r\n\r\n 🌟 在表面上看来末尾有两个空行
Copy

🌟 使用ASCII编码转换为16进制，数据被注入套接字后穿过传输层、网络层、数据链路层、物理层(中间存在分组(?)等情况)以比特流的形式经过网络基础设施

G  E  T  SP /  SP H  T  T  P  /  1  .  1  CR LF ...
47 45 54 20 2f 20 48 54 54 50 2f 31 2e 31 0d 0a 48 6f 73 74 3a 20 63 6e 68 6b 74 72 7a 33 6b 35 6e 63 2e 68 61 63 6b 2d 63 68 61 6c 6c 65 6e 67 65 2e 6c 75 67 2e 75 73 74 63 2e 65 64 75 2e 63 6e 3a 31 33 32 30 32 0d 0a 43 6f 6f 6b 69 65 3a 20 73 65 73 73 69 6f 6e 3d 65 79 4a 30 62 32 74 6c 62 69 49 36 49 6a 55 32 4f 44 70 4e 52 56 56 44 53 56 46 45 4f 55 74 7a 5a 57 64 42 54 32 63 35 5a 45 39 6a 64 47 6b 7a 55 6d 4a 50 53 55 56 54 53 54 64 53 54 57 51 35 63 44 52 51 61 57 38 76 64 57 4e 78 54 58 59 33 56 30 64 68 55 55 6c 6e 52 30 64 49 4d 48 56 52 4f 48 68 49 53 57 49 34 53 7a 42 4e 54 32 6c 69 64 6c 46 6a 56 6b 30 78 61 47 6f 78 5a 45 64 51 5a 47 4e 4f 59 6b 70 47 62 58 4a 79 5a 45 34 35 61 7a 30 69 66 51 2e 5a 55 47 78 54 77 2e 50 72 77 47 4c 36 50 39 72 54 7a 59 70 54 66 64 75 32 31 72 37 69 72 78 42 6a 51 0d 0a 55 73 65 72 2d 41 67 65 6e 74 3a 20 4d 6f 7a 69 6c 6c 61 2f 35 2e 30 20 28 4d 61 63 69 6e 74 6f 73 68 3b 20 49 6e 74 65 6c 20 4d 61 63 20 4f 53 20 58 20 31 30 2e 31 35 3b 20 72 76 3a 31 30 39 2e 30 29 20 47 65 63 6b 6f 2f 32 30 31 30 30 31 30 31 20 46 69 72 65 66 6f 78 2f 31 31 38 2e 30 0d 0a 41 63 63 65 70 74 3a 20 74 65 78 74 2f 68 74 6d 6c 2c 61 70 70 6c 69 63 61 74 69 6f 6e 2f 78 68 74 6d 6c 2b 78 6d 6c 2c 61 70 70 6c 69 63 61 74 69 6f 6e 2f 78 6d 6c 3b 71 3d 30 2e 39 2c 69 6d 61 67 65 2f 61 76 69 66 2c 69 6d 61 67 65 2f 77 65 62 70 2c 2a 2f 2a 3b 71 3d 30 2e 38 0d 0a 41 63 63 65 70 74 2d 4c 61 6e 67 75 61 67 65 3a 20 65 6e 2d 55 53 2c 65 6e 3b 71 3d 30 2e 35 0d 0a 41 63 63 65 70 74 2d 45 6e 63 6f 64 69 6e 67 3a 20 67 7a 69 70 2c 20 64 65 66 6c 61 74 65 0d 0a 55 70 67 72 61 64 65 2d 49 6e 73 65 63 75 72 65 2d 52 65 71 75 65 73 74 73 3a 20 31 0d 0a 53 65 63 2d 46 65 74 63 68 2d 44 65 73 74 3a 20 64 6f 63 75 6d 65 6e 74 0d 0a 53 65 63 2d 46 65 74 63 68 2d 4d 6f 64 65 3a 20 6e 61 76 69 67 61 74 65 0d 0a 53 65 63 2d 46 65 74 63 68 2d 53 69 74 65 3a 20 6e 6f 6e 65 0d 0a 53 65 63 2d 46 65 74 63 68 2d 55 73 65 72 3a 20 3f 31 0d 0a 54 65 3a 20 74 72 61 69 6c 65 72 73 0d 0a 43 6f 6e 6e 65 63 74 69 6f 6e 3a 20 63 6c 6f 73 65 0d 0a 0d 0a
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1. 一个简单 (大嘘，对我来说很复杂了) 的 HTTP 请求报文 (来自 USTC Hackergame 2023)，作为运输层的载荷被注入套接字
   1. 由普通的 ASCII 文本书写
   2. 请求行 (第一行)
      1. 方法字段
      2. URL 字段
      3. HTTP 版本字段
   3. 首部行 (后继行)

GET / HTTP/1.1
Host: cnhktrz3k5nc.hack-challenge.lug.ustc.edu.cn:13202 🌟 Web代理高速缓存要求
Cookie: session=eyJ0b2tlbiI6IjU2ODpNRVVDSVFEOUtzZWdBT2c5ZE9jdGkzUmJPSUVTSTdSTWQ5cDRQaW8vdWNxTXY3V0dhUUlnR0dIMHVROHhISWI4SzBNT2lidlFjVk0xaGoxZEdQZGNOYkpGbXJyZE45az0ifQ.ZUGxTw.PrwGL6P9rTzYpTfdu21r7irxBjQ
User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10.15; rv:109.0) Gecko/20100101 Firefox/118.0 🌟 用户代理/向服务器发送请求的浏览器类型
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/avif,image/webp,*/*;q=0.8
Accept-Language: en-US,en;q=0.5 🌟 表示用户想获得网页的语言版本
Accept-Encoding: gzip, deflate
Upgrade-Insecure-Requests: 1
Sec-Fetch-Dest: document
Sec-Fetch-Mode: navigate
Sec-Fetch-Site: none
Sec-Fetch-User: ?1
Te: trailers
Connection: close 🌟 不需要使用持续连接，发送完请求的对象后就关闭这条连接
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1. 这是一段 HTTP 响应报文

HTTP/1.1 200 OK 🌟 协议版本 状态码 状态信息
Server: nginx
Content-Length: 90
Via: 1.1 google
Date: Tue, 31 Oct 2023 19:59:05 GMT 🌟 响应生成的时间
Age: 36693
Content-Type: text/html 🌟 实体体中的对象类型
Cache-Control: public,must-revalidate,max-age=0,s-maxage=3600
Connection: close 🌟 发送完报文后就关闭TCP连接

<meta http-equiv="refresh" content="0;url=https://support.mozilla.org/kb/captive-portal"/>
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1. 报文有三个部分
   1. 状态行 (status line)
      1. 协议版本
      2. 状态码
      3. 状态信息
   2. 首部行 (header line)
   3. 实体体 (entity body)
2. 状态码和状态信息

1. 条件：假设对象的平均长度为 1Mb ，机构内的浏览器对初试服务器的平均访问速率为每秒 15 个请求，假设 HTTP 请求报文小到可以忽略，主要关注 HTTP 响应报文
2. 第一种情况下：
   1. 局域网上的 流量强度：(15 个请求 /s) x (1 Mb / 请求) / (100Mbps) = 0.15
   2. 接入链路上的流量强度：(15 个请求 /s) x (1 Mb / 请求) / (15 Mbps) = 1
3. 优化方案：
   1. 将接入链路从 15Mbps 升级为 100Mbps
   2. 在机构网络中安装一个 Web 缓存器
4. 在安装 Web 缓存器的情况下
   1. 假设该机构的缓存命中率为 0.4，40%的请求命中缓存响应在 10ms 内，剩下 60%需要请求初始服务器，平均时延为 0.4 x ( 0.010 s ) + 0.6 x (2.01 s) = 1.21 s
   2. 接入链路上的流量强度下降为：(15 个请求 /s) x (1 Mb / 请求) x 0.6 / (15 Mbps) = 0.6
5. 通过使用内容分发网络(Content Distribution Network, CDN)，Web 缓存器在因特网上发挥着越来越重要的作用

1. 工作阶段
   1. 特许 (authorization)
   2. 事务处理
   3. 更新
2. 下面是一段 POP3 交互案例

S: <wait for connection on TCP port 110>
C: <open connection>
S:    +OK POP3 server ready <[email protected]>
C:    APOP mrose c4c9334bac560ecc979e58001b3e22fb
S:    +OK mrose's maildrop has 2 messages (320 octets)
C:    STAT
S:    +OK 2 320
C:    LIST
S:    +OK 2 messages (320 octets)
S:    1 120
S:    2 200
S:    .
C:    RETR 1
S:    +OK 120 octets
S:    <the POP3 server sends message 1>
S:    .
C:    DELE 1
S:    +OK message 1 deleted
C:    RETR 2
S:    +OK 200 octets
S:    <the POP3 server sends message 2>
S:    .
C:    DELE 2
S:    +OK message 2 deleted
C:    QUIT
S:    +OK dewey POP3 server signing off (maildrop empty)
C: <close connection>
S: <wait for next connection>
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• APOP ：APOP 命令使用了一个加密的哈希值（MD 5 散列值）来验证用户的身份。当客户端连接到邮件服务器时，服务器会发送一个带有时间戳的随机字符串。然后客户端将该字符串和用户的密码进行组合，并使用 MD5 算法进行哈希运算。最后，客户端发送用户名和计算得到的哈希值给服务器，以完成身份验证。
• STAT：获取收件箱中邮件的统计信息
• LIST：请求邮件服务器列出所有存储的邮件及其长度
• RETR：发送对应的邮件
• DELE：给邮件做删除标记
• QUIT：结束该 POP3 会话并删除标记为删除的邮件

1. POP3 在服务器端保留状态信息，但不在会话过程中携带状态信息，简化了 POP3 服务的实现

• Wikipedia - IMAP

1. IMAP 协议为用户提供了创建文件夹以及将邮件从一个文件夹移动到另一个文件夹的命令
2. IMAP 还为用户提供了在远程文件夹中查询邮件的命令，按指定条件去查询匹配的邮件
3. IMAP 具有允许用户代理获取报文某些部分的命令
4. IMAP 服务器维护了 IMAP 会话的用户状态信息

C: <open connection>
S:   * OK IMAP4rev1 Service Ready
C:   a001 login mrc secret
S:   a001 OK LOGIN completed
C:   a002 select inbox
S:   * 18 EXISTS
S:   * FLAGS (\Answered \Flagged \Deleted \Seen \Draft)
S:   * 2 RECENT
S:   * OK [UNSEEN 17] Message 17 is the first unseen message
S:   * OK [UIDVALIDITY 3857529045] UIDs valid
S:   a002 OK [READ-WRITE] SELECT completed
C:   a003 fetch 12 full
S:   * 12 FETCH (FLAGS (\Seen) INTERNALDATE "17-Jul-1996 02:44:25 -0700"
      RFC822.SIZE 4286 ENVELOPE ("Wed, 17 Jul 1996 02:23:25 -0700 (PDT)"
      "IMAP4rev1 WG mtg summary and minutes"
      (("Terry Gray" NIL "gray" "cac.washington.edu"))
      (("Terry Gray" NIL "gray" "cac.washington.edu"))
      (("Terry Gray" NIL "gray" "cac.washington.edu"))
      ((NIL NIL "imap" "cac.washington.edu"))
      ((NIL NIL "minutes" "CNRI.Reston.VA.US")
      ("John Klensin" NIL "KLENSIN" "MIT.EDU")) NIL NIL
      "<[email protected]>")
      BODY ("TEXT" "PLAIN" ("CHARSET" "US-ASCII") NIL NIL "7BIT" 3028
      92))
S:   a003 OK FETCH completed
C:   a004 fetch 12 body[header]
S:   * 12 FETCH (BODY[HEADER] {342}
S:   `Date: Wed, 17 Jul 1996 02:23:25 -0700 (PDT)`
S:   `From: Terry Gray <[email protected]>`
S:   `Subject: IMAP4rev1 WG mtg summary and minutes`
S:   `To: [email protected]`
S:   `Cc: [email protected], John Klensin <[email protected]>`
S:   `Message-Id: <[email protected]>`
S:   `MIME-Version: 1.0`
S:   `Content-Type: TEXT/PLAIN; CHARSET=US-ASCII`
S:
S:   )
S:   a004 OK FETCH completed
C    a005 store 12 +flags \deleted
S:   * 12 FETCH (FLAGS (\Seen \Deleted))
S:   a005 OK +FLAGS completed
C:   a006 logout
S:   * BYE IMAP4rev1 server terminating connection
S:   a006 OK LOGOUT completed
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1. From ChatGPT 3.5：在 POP3会话中，状态信息通常包括邮件的状态，比如已读或未读、已删除或未删除。这些信息保存在邮件服务器上，在会话期间，可以通过命令和响应来查询和修改这些状态。在 IMAP 会话中，状态信息更加灵活和丰富。它包括邮件夹（也称为邮箱或文件夹）的状态，比如邮件数、未读邮件数等，还包括每封邮件的状态，比如已读或未读、已删除或未删除。IMAP 还允许客户端保存自己的会话状态，比如当前选定的文件夹、搜索条件等，以便在断开连接后能够恢复会话。
2. 现代用户代理应用程序中显示的用户文件夹结构 (图片来自 Apple Mail)
   

1. 服务器必须向 个对等方的每个传输该文件的一个副本。因此该服务器必须传输 比特。因为该服务器的上载速率是 , , 分发该文件的时间必定是至少为
2. 令 表示具有最小下载速率的对等方的下载速率，即 。具有最小下载速率的对等方不可能在少于 秒时间内获得该文件的所有 F 比特。因此最小分发时间至少为
3. 观察得到
4. 对于足够大的 N，客户-服务器分发时间由 确定，所以分发时间随着对等方 的数量线性增加

1. 该服务器必须经过其接入链路至少发送该文件的每个比特一次，最小分发时间至少是
2. 具有最低下载速率的对等方不能以小于 秒的分发时间获得所有 比特
3. 系统整体的总上载能力等于服务器的上载速率加上每个单独的对等方的上载速率， ，系统必须向这 个对等方的每个交付 比特，总共交付 比特，且不能以快于 的速率完成，因此最小的分发时间至少是
4. 同上得
5. 如果我们认为一旦每个对等方接收到一个比特就能够重分发一个比特的话，则存在一个重新分发方案能实际取得这种下界
6. 假设所有对等方具有相同的上载速率 ，设置 小时，，
7. 对于 P2P 体系结构最小分发时间不仅总是小于客户－服务器体系结构的分发时间，并且对于任意 0.5 的对等方数量 N, 总是小于 1 小时

• Sukka - 我有特别的 DNS 配置和使用技巧

1. 集群选择策略 (cluster selection strategy)：动态地将客户定向到 CDN 中的某个服务器集群或数据中心
   1. 地理上最为领近 (geographically closest)
      1. 一种所有基于 DNS 的方法都内在具有的问题是，某些端用户配置使用位于远地的 LONS
      2. 就网络路径的长度或跳数而言，地理最邻近的集群可能并不是最近的集群
   2. 实时测量 (real-time measurement)
      1. CDN 能够让它的每个集群周期性地向位于全世界的所有 LDNS 发送探测分组
      2. 但是许多 LDNS 被配置为不会响应这些探测