无线网络、HTTP缓存、IPv6

无线网络

（我们平时手机用的就是无线网络，那怎么上网呢，假设我们用的是中国移动的卡，首先中国移动会有很多基站，每个基站会有一定的距离，不能太近，也不能太远，这些基站围在一起很像蜂窝，所以，利用手机自带流量就叫做使用蜂窝网络上网） 

电脑上网，WiFi用的也是无线网络，WiFi和我们手机一样，像是有个天线，里面有一个无线AP（Access Point，接入点），利用无线AP，去散播无线信号，去跟设备建立无线连接，无线AP是路由器的一部分，路由器又会去衔接外面的网络。 

所以手机怎么通过WiFi能够上网呢，手机的天线是跟这个无线AP来进行沟通交流，路由器又通过网线的形式，连接到我们的运行商那边，运营商有帮我们连接到因特网。

那两个离得比较远的基站之间怎么传数据呢，基站地下都基本上会有一些类似光纤的东西，铺好一些地缆，然后又会到达另外一个基站，通过有线的方式，离得比较近的基站，可以有好多种方式进行通信，比如可以用微波通信，无线通信，也可以用卫星，也可以通过有线，从4G开始，很多基站之间基本上都光纤化了，基本上都使用光纤传输。

HTTP缓存

当服务器再次发请求去访问同一个资源的时候，浏览器就会检查一下，这里有没有这个缓存，发现在本地缓存过，就会在本地直接展示数据给用户看，这样就不会再发请求给服务器再去索要资源了，可以提高响应速度。

• 实际上， HTTP的缓存机制远远比上图的流程要复杂
• 通常会缓存的情况是： GET请求 + 静态资源（比如HTML、 CSS、 JS、图片等）
• Ctrl + F5：可以强制刷新缓存

缓存 - 响应头 

◼ Pragma：作用类似于Cache-Control， HTTP/1.0的产物
◼ Expires：缓存的过期时间（GMT格式时间）， HTTP/1.0的产物
◼ Cache-Control：设置缓存策略

• no-storage：不缓存数据到本地（几秒就发生变化的数据）
• public：允许用户、代理服务器缓存数据到本地
• private：只允许用户缓存数据到本地
• max-age：缓存的有效时间（多长时间不过期），单位秒
• no-cache：每次需要发请求给服务器询问缓存是否有变化，再来决定如何使用缓存（几分种会发生变化的数据）

这时是没有发请求给服务器的 

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在这3600s期间，无论怎么刷新，都是用浏览器本地的缓存，一旦过了这个时间，浏览器就会再次请求服务器要这个资源；服务器会根据请求的请求头信息和目前最新的文件比对，如果没有变化的，就返回一个304（ 这一次响应是没有响应体的，只有响应头。），如果变化了，就返回200 OK.

优先级： Pragma > Cache-Control > Expires

◼ Last-Modified：资源的最后一次修改时间
◼ ETag：资源的唯一标识（根据文件内容计算出来的摘要值）
优先级： ETag > Last-Modified

缓存 - 请求头

If-None-Match

• 如果上一次的响应头中有ETag，就会将ETag的值作为请求头的值
• 如果服务器发现资源的最新摘要值跟If-None-Match不匹配，就会返回新的资源（200 OK）
• 否则，就不会返回资源的具体数据（304 Not Modified）

If-Modified-Since

• 如果上一次的响应头中没有ETag，有Last-Modified，就会将Last-Modified的值作为请求头的值
• 如果服务器发现资源的最后一次修改时间晚于If-Modified-Since，就会返回新的资源（200 OK）
• 否则，就不会返回资源的具体数据（304 Not Modified）

缓存 - Last-Modified vs ETag

Last-Modified的缺陷

• 只能精确到秒级别，如果资源在1秒内被修改了，客户端将无法获取最新的资源数据
• 如果某些资源被修改了（最后一次修改时间发生了变化），但是内容并没有任何变化（会导致相同数据重复传输，没有使用到缓存）

ETag可以办到

• 只要资源的内容没有变化，就不会重复传输资源数据
• 只要资源的内容发生了变化，就会返回最新的资源数据给客户端

缓存的使用流程

IPv6 

IPv6（Internet Protocol version 6），译为：网际协议第6版

• 用它来取代IPv4主要是为了解决IPv4地址枯竭问题，同时它也在其他方面对于IPv4有许多改进
• 然而长期以来IPv4在互联网流量中仍占据主要地位， IPv6的使用增长缓慢
• 在2019年12月，通过IPv6使用Google服务的用户百分率首次超过30%（因为需要设备、操作系统内核升级支持IPv6）

IPv6采用128位的地址，而IPv4使用的是32位

• 支持2^128（约3.4 ∗ 10^38 ）个地址
• 就以地球人口70亿人计算，每人平均可分得约4.86 ∗ 1028个IPv6地址

IPv6 - 地址格式

IPv6地址为128bit，每16bit一组，共8组
每组以冒号“:”隔开，每组以4位十六进制方式表示

• 例如2001:0db8:86a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344

类似于IPv4的点分十进制，同样也存在点分十六进制的写法

• 2.0.0.1.0.d.b.8.8.5.a.3.0.8.d.3.1.3.1.9.8.a.2.e.0.3.7.0.7.3.4.4

每组前面连续的0可以省略。下面的IPv6地址是等价的

• 2001:0db8:02de:0000:0000:0000:0000:0e13
• 2001:db8:2de:0:0:0:0:e13

可以用双冒号“::” 表示一组0或多组连续的0，但只能出现一次。下面的IPv6地址是等价的

• 2001:db8:2de:0:0:0:0:e13
• 2001:db8:2de::e13

2001::25de::cade是非法的，因为双冒号出现了两次，会造成歧义

• 2001:0000:0000:0000:0000:25de:0000:cade
• 2001:0000:25de:0000:0000:0000:0000:cade

::1是本地环回地址（0:0:0:0:0:0:0:1）

IPv6 - 首部格式

• 有40字节的固定首部

Version（占4bit， 0110）：版本号
Traffic Class（占8bit）：交通类别

• 指示数据包的类别或优先级，可以帮助路由器根据数据包的优先级处理流量
• 如果路由器发生拥塞，则优先级最低的数据包将被丢弃

Payload Length（占16bit）：有效负载长度

• 最大值65535字节
• 包括了扩展头部、上层（传输层）数据的长度

Hop Limit（占8bit）：跳数限制

• 与IPv4数据包中的TTL相同

Source Address（占128bit）：源IPv6地址
Destination Address（占128bit）：目的IPv6地址
Flow Label（占20bit）：流标签

• 指示数据包属于哪个特定序列（流）
• 用数据包的源地址、目的地址、流标签标识一个流

IPv6 - 扩展头部

Next Header（占8bit）：下一个头部

• 指示扩展头部（如果存在）的类型、上层数据包的协议类型（例如TCP、 UDP、 ICMPv6）

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补充：

即时通信

即时通信（Instant Messaging，简称IM），平时用的QQ、微信，都属于典型的IM应用
国内的IM开发者社区

• http://www.52im.net/

IM云服务

• 网易云信、 腾讯云、 环信等

常用的协议

• XMPP、 MQTT、自定义协议

即时通信 - XMPP

XMPP（Extensible Messaging and Presence Protocol）可扩展消息与存在协议，前身是Jabber

• 基于TCP，默认端口5222、 5269

特点

• 使用XML格式进行传输，体积较大
• 比较成熟的IM协议，开发者接入方便

即时通信 - MQTT

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport），译为：消息队列遥测传输

• 基于TCP，默认端口1883、 8883（带SSL/TLS）

特点

• 开销很小，以降低网络流量，信息冗余远小于XMPP
• 不是专门为IM设计的协议，很多功能需要自己实现
• 很多人认为MQTT是最适合物联网（IoT， Internet of Things）的网络协议

• 发布者：客户端
• 代理：服务器
• 订阅者：客户端

流媒体 

流媒体（Streaming Media），又叫流式媒体

• 是指将一连串的多媒体数据压缩后，经过互联网分段发送数据，在互联网上即时传输影音以供观赏的一种技术
• 此技术使得资料数据包得以像流水一样发送，不使用此技术，就必须在使用前下载整个媒体文件

流媒体 - 常见协议 

RTP（Real-Time Transport Protocol），译为：实时传输协议

• 参考： RFC 3550、 RFC 3551，基于UDP

RTCP（Real-Time Transport Control Protocol），译为：实时传输控制协议

• 参考： RFC 3550，基于UDP，使用RTP的下一个端口

RTSP（Real-Time Streaming Protocol），译为：实时流协议

• 参考： RFC 7820，基于TCP、 UDP的554端口

RTMP（Real-Time Messaging Protocol），译为：实时消息传输协议

• 由Adobe公司出品，默认基于TCP的1935端口

HLS（HTTP Live Streaming）

• 基于HTTP的流媒体网络传输协议，苹果公司出品，参考： RFC 8216

tcpdump 

tcpdump是Linux平台的抓包分析工具， Windows版本是WinDump
使用手册
https://www.tcpdump.org/manpages/tcpdump.1.html
不错的教程
https://danielmiessler.com/study/tcpdump/