finish UDP 的构成

blogs/computer_network/Web 性能权威指南/HTTP 2.0.md

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-HTTP/2.0
+HTTP/2.0
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-#### 目录
+#### 目录
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-1. 思维导图
+1. 思维导图
-2. 前言
+2. 前言
-3. 设计和技术目标
+3. 设计和技术目标
-   * 二进制分帧层
+   * 二进制分帧层
-   * 流、消息与帧
+   * 流、消息与帧
-   * 多项请求与响应
+   * 多项请求与响应
-   * 请求优先级
+   * 请求优先级
-   * 服务器推送
+   * 服务器推送
-   * 首部压缩
+   * 首部压缩
-4. 二进制分帧层简介
+4. 二进制分帧层简介
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-#### 前言
+#### 前言
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-HTTP/2.0 的目的就是通过支持请求与响应的多路复用来减少延迟，通过压缩 HTTP 首部字段将协议开销降至最低，同时增加对请求优先级和服务器推送的支持。为达到这些目标，HTTP/2.0 还会给我们带来大量其他协议层面的辅助实现，比如新的流量控制、错误处理和更新机制。
+HTTP/2.0 的目的就是通过支持请求与响应的多路复用来减少延迟，通过压缩 HTTP 首部字段将协议开销降至最低，同时增加对请求优先级和服务器推送的支持。为达到这些目标，HTTP/2.0 还会给我们带来大量其他协议层面的辅助实现，比如新的流量控制、错误处理和更新机制。
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-HTTP/2.0 不会改动 HTTP 的语义，HTTP 方法、状态码、URI 及首部字段，等等这些核心概念一如往常。但是，HTTP/2.0 修改了格式化数据（分帧）的方式，以及客户端与服务器间传输这些数据的方式。这两点统帅全局，通过新的组帧机制向我们的应用隐藏了所有复杂性。换句话说，所有原来的应用都可以不必修改而在新协议运行。
+HTTP/2.0 不会改动 HTTP 的语义，HTTP 方法、状态码、URI 及首部字段，等等这些核心概念一如往常。但是，HTTP/2.0 修改了格式化数据（分帧）的方式，以及客户端与服务器间传输这些数据的方式。这两点统帅全局，通过新的组帧机制向我们的应用隐藏了所有复杂性。换句话说，所有原来的应用都可以不必修改而在新协议运行。
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-#### 设计和技术目标
+#### 设计和技术目标
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-HTTP/1.x 的设计初衷主要是实现要简单：HTTP/0.9 只用一行协议就启动了万维网；HTTP/1.0 则是对流行的 0.9 扩展的一个正式说明；HTTP/1.1 则是 IETF 的一份官方标准。因此，HTTP 0.9~1.x 只描述了现实是怎么一回事：HTTP 是应用最广泛、采用最多的一个互联网应用协议。
+HTTP/1.x 的设计初衷主要是实现要简单：HTTP/0.9 只用一行协议就启动了万维网；HTTP/1.0 则是对流行的 0.9 扩展的一个正式说明；HTTP/1.1 则是 IETF 的一份官方标准。因此，HTTP 0.9~1.x 只描述了现实是怎么一回事：HTTP 是应用最广泛、采用最多的一个互联网应用协议。
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-然而，实现简单是以牺牲应用性能为代价的，而这正是 HTTP/2.0 要致力于解决的：HTTP/2.0 通过支持首部字段压缩和在同一个连接上发送多个并发消息，让应用更有效地利用网络资源，减少感知的延迟时间。而且，它还支持服务器到客户端的主动推送机制。
+然而，实现简单是以牺牲应用性能为代价的，而这正是 HTTP/2.0 要致力于解决的：HTTP/2.0 通过支持首部字段压缩和在同一个连接上发送多个并发消息，让应用更有效地利用网络资源，减少感知的延迟时间。而且，它还支持服务器到客户端的主动推送机制。
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-##### 二进制分帧层
+##### 二进制分帧层
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-HTTP/2.0 性能增强的核心，全在于新增的二进制分帧层，它定义了如何封装 HTTP 消息并在客户端与服务器之间传输。
+HTTP/2.0 性能增强的核心，全在于新增的二进制分帧层，它定义了如何封装 HTTP 消息并在客户端与服务器之间传输。
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-![](https://i.loli.net/2019/06/05/5cf730c6bc34987526.png)
+![](https://i.loli.net/2019/06/05/5cf730c6bc34987526.png)
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-这里所谓的层，指的是位于套接字接口与应用可见的高层 HTTP API 之间的一个新机制：HTTP 的语义，包括各种动词、方法、首部，都不受影响，不同的是传输期间对它们的编码方式变了。HTTP/1.x 以换行符作为纯文本的分隔符，而 HTTP/2.0 将所有传输的信息分割为更小的消息和帧，并对它们采用二进制格式的编码。
+这里所谓的层，指的是位于套接字接口与应用可见的高层 HTTP API 之间的一个新机制：HTTP 的语义，包括各种动词、方法、首部，都不受影响，不同的是传输期间对它们的编码方式变了。HTTP/1.x 以换行符作为纯文本的分隔符，而 HTTP/2.0 将所有传输的信息分割为更小的消息和帧，并对它们采用二进制格式的编码。
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-##### 流、消息和帧
+##### 流、消息和帧
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-新的二进制分帧机制改变了客户端与服务器之间交互数据的格式，为了说明这个过程，我们需要了解 HTTP/2.0 两个新的概念：
+新的二进制分帧机制改变了客户端与服务器之间交互数据的格式，为了说明这个过程，我们需要了解 HTTP/2.0 两个新的概念：
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-* 流
+* 流
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-  已建立的连接上的双向字节流。
+  已建立的连接上的双向字节流。
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-* 消息
+* 消息
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-  与逻辑消息对应的完整的一系列数据帧。
+  与逻辑消息对应的完整的一系列数据帧。
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-* 帧
+* 帧
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-  HTTP/2.0 通信的最小单位，每个帧包含帧首部，至少也会标识出当前帧所属的流。
+  HTTP/2.0 通信的最小单位，每个帧包含帧首部，至少也会标识出当前帧所属的流。
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-![](https://i.loli.net/2019/06/05/5cf7343f8610140755.png)
+![](https://i.loli.net/2019/06/05/5cf7343f8610140755.png)
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-所有 HTTP/2.0 通信都在一个连接上完成，这个连接可以承载任意数量的双向数据流。相应地，每个数据流以消息的形式发送，而消息由一个或多个帧组成，这些帧可以乱序发送，然后再根据每个帧首部的流标识符重新组装。
+所有 HTTP/2.0 通信都在一个连接上完成，这个连接可以承载任意数量的双向数据流。相应地，每个数据流以消息的形式发送，而消息由一个或多个帧组成，这些帧可以乱序发送，然后再根据每个帧首部的流标识符重新组装。
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-这简简单单的几句话里浓缩了大量的信息，要理解 HTTP/2.0，就必须理解流、消息和帧这几个基础概念：
+这简简单单的几句话里浓缩了大量的信息，要理解 HTTP/2.0，就必须理解流、消息和帧这几个基础概念：
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-1. 所有通信都在一个 TCP 连接上完成
+1. 所有通信都在一个 TCP 连接上完成
-2. 流是连接中的一个虚拟信道，可以承载双向的消息；每个流都有一个唯一的整数标识符（1、2 ~N）
+2. 流是连接中的一个虚拟信道，可以承载双向的消息；每个流都有一个唯一的整数标识符（1、2 ~N）
-3. 消息是指逻辑上的 HTTP 消息，比如请求、响应等，由一或多个帧组成
+3. 消息是指逻辑上的 HTTP 消息，比如请求、响应等，由一或多个帧组成
-4. 帧是最小的通信单位，承载着特定类型的数据，如 HTTP 首部、负荷，等等
+4. 帧是最小的通信单位，承载着特定类型的数据，如 HTTP 首部、负荷，等等
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-简言之，HTTP/2.0 把 HTTP 协议通信的基本单位缩小为一个一个的帧，这些帧对应着逻辑流中的消息。相应的，很多流可以并行的在同一个 TCP 连接上交换消息。
+简言之，HTTP/2.0 把 HTTP 协议通信的基本单位缩小为一个一个的帧，这些帧对应着逻辑流中的消息。相应的，很多流可以并行的在同一个 TCP 连接上交换消息。
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-##### 多向请求与响应
+##### 多向请求与响应
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-在 HTTP/1.x 中，如果客户端想发送多个并行的请求以及改进性能，那么必须使用多个 TCP 连接。这是 HTTP/1.x 交互模型的直接结果，该模型会保证每个连接每次只交互一个响应（多个响应必须排队）。更糟糕的是，这种模型也会导致队首阻塞，从而造成底层 TCP 连接的效率低下。
+在 HTTP/1.x 中，如果客户端想发送多个并行的请求以及改进性能，那么必须使用多个 TCP 连接。这是 HTTP/1.x 交互模型的直接结果，该模型会保证每个连接每次只交互一个响应（多个响应必须排队）。更糟糕的是，这种模型也会导致队首阻塞，从而造成底层 TCP 连接的效率低下。
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-HTTP/2.0 中新的二进制分帧层突破了这些限制，实现了多向请求和响应：客户端和服务器可以把 HTTP 消息分解为互不依赖的帧，然后乱序发送，最后再在另一端把它们重新组合起来。
+HTTP/2.0 中新的二进制分帧层突破了这些限制，实现了多向请求和响应：客户端和服务器可以把 HTTP 消息分解为互不依赖的帧，然后乱序发送，最后再在另一端把它们重新组合起来。
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-![](https://i.loli.net/2019/06/05/5cf742f19abea24700.png)
+![](https://i.loli.net/2019/06/05/5cf742f19abea24700.png)
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-上图中包含了同一个连接上多个传输中的数据流：客户端正在向服务器传输一个 DATA 帧（stream 5），与此同时，服务器正向客户端乱序发送 stream 1 和 stream 3 的一系列帧。此时，一个连接上有 3 个请求/响应并行交换！
+上图中包含了同一个连接上多个传输中的数据流：客户端正在向服务器传输一个 DATA 帧（stream 5），与此同时，服务器正向客户端乱序发送 stream 1 和 stream 3 的一系列帧。此时，一个连接上有 3 个请求/响应并行交换！
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-把 HTTP 消息分解为独立的帧，交错发送，然后在另一端重新组装是 HTTP/2.0 最重要的一项增强。事实上，这个机制会在整个 Web 技术栈中引发一系列连锁反应，从而带来巨大的性能提升，因为：
+把 HTTP 消息分解为独立的帧，交错发送，然后在另一端重新组装是 HTTP/2.0 最重要的一项增强。事实上，这个机制会在整个 Web 技术栈中引发一系列连锁反应，从而带来巨大的性能提升，因为：
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-* 可以并行交错的发送请求，请求之间互不影响
+* 可以并行交错的发送请求，请求之间互不影响
-* 可以并行交错的发送响应，响应之间互不干扰
+* 可以并行交错的发送响应，响应之间互不干扰
-* 只使用一个连接即可并行发送多个请求和响应
+* 只使用一个连接即可并行发送多个请求和响应
-* 消除不必要的延迟，从而减少页面加载的时间
+* 消除不必要的延迟，从而减少页面加载的时间
-* 不必再为绕过 HTTP/1.x 限制而多做很多工作
+* 不必再为绕过 HTTP/1.x 限制而多做很多工作
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-总之，HTTP/2.0 的二进制分帧机制解决了 HTTP/1.x 中存在的队首阻塞问题，也消除了并行处理和发送请求及响应时对多个连接的依赖。结果，就是应用速度更快，开发更简单，部署成本更低。
+总之，HTTP/2.0 的二进制分帧机制解决了 HTTP/1.x 中存在的队首阻塞问题，也消除了并行处理和发送请求及响应时对多个连接的依赖。结果，就是应用速度更快，开发更简单，部署成本更低。
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-> 支持多向请求与响应，可以省掉针对 HTTP/1.x 限制所费的那些脑筋和工作，比如拼接文件、图片精灵、域名分区。类似的，通过减少 TCP 连接的数量，HTTP/2.0 也会减少客户端和服务器的 CPU 及内存占用。
+> 支持多向请求与响应，可以省掉针对 HTTP/1.x 限制所费的那些脑筋和工作，比如拼接文件、图片精灵、域名分区。类似的，通过减少 TCP 连接的数量，HTTP/2.0 也会减少客户端和服务器的 CPU 及内存占用。
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-##### 请求优先级
+##### 请求优先级
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-把 HTTP 消息分解为很多独立的帧之后，就可以通过优化这些帧的交错和传输顺序，进一步提升性能。为了做到这一点，每个流都可以带一个 31 比特的优先值：
+把 HTTP 消息分解为很多独立的帧之后，就可以通过优化这些帧的交错和传输顺序，进一步提升性能。为了做到这一点，每个流都可以带一个 31 比特的优先值：
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-* 0 表示最高优先级
+* 0 表示最高优先级
-* 2^31 - 1 表示最低优先级
+* 2^31 - 1 表示最低优先级
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-有了这个优先值，客户端和服务器就可以在处理不同的流时采取不同的策略，以最优的方式发送流、消息和帧。具体来讲，服务器可以根据流的优先级，控制资源分配（CPU、内存、带宽），而在响应数据准备好之后，优先将最高优先级的帧发送给客户端。
+有了这个优先值，客户端和服务器就可以在处理不同的流时采取不同的策略，以最优的方式发送流、消息和帧。具体来讲，服务器可以根据流的优先级，控制资源分配（CPU、内存、带宽），而在响应数据准备好之后，优先将最高优先级的帧发送给客户端。
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-##### 服务器推送
+##### 服务器推送
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-HTTP/2.0 新增的一个强大的新功能，就是服务器可以对一个客户端请求发送多个响应。换句话说，除了对最初请求的响应外，服务器还可以额外向客户端推送资源，而无需客户端明确的请求。
+HTTP/2.0 新增的一个强大的新功能，就是服务器可以对一个客户端请求发送多个响应。换句话说，除了对最初请求的响应外，服务器还可以额外向客户端推送资源，而无需客户端明确的请求。
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-![](https://i.loli.net/2019/06/05/5cf7598f14b9933893.png)
+![](https://i.loli.net/2019/06/05/5cf7598f14b9933893.png)
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-建立 HTTP/2.0 连接后，客户端与服务器交换 SETTINGS 帧，借此可以限定双向并发的流的最大数量。因此，客户端可以限定推送流的数量，或者通过把这个值设置为 0 而完全禁用服务器推送。
+建立 HTTP/2.0 连接后，客户端与服务器交换 SETTINGS 帧，借此可以限定双向并发的流的最大数量。因此，客户端可以限定推送流的数量，或者通过把这个值设置为 0 而完全禁用服务器推送。
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-为什么需要这样一个机制呢？通常的 Web 应用都由几十个资源组成，客户端需要分析服务器提供的文档才能逐个找到它们。那为什么不让服务器提前就把这些资源推送给客户端，从而减少额外的时间延迟呢？服务器已经知道客户端下一步要请求什么资源了，这时候服务器推送即可派上用场。上篇文章所说的 “嵌入资源” 也可以算作服务器推送。把资源直接插入到文档中，就是把资源直接推送给客户端，而无需客户端请求。在 HTTP/2.0 中，唯一的不同就是把这个过程从应用中拿出来，放到 HTTP 协议本身来实现，而且还带来了如下好处：
+为什么需要这样一个机制呢？通常的 Web 应用都由几十个资源组成，客户端需要分析服务器提供的文档才能逐个找到它们。那为什么不让服务器提前就把这些资源推送给客户端，从而减少额外的时间延迟呢？服务器已经知道客户端下一步要请求什么资源了，这时候服务器推送即可派上用场。上篇文章所说的 “嵌入资源” 也可以算作服务器推送。把资源直接插入到文档中，就是把资源直接推送给客户端，而无需客户端请求。在 HTTP/2.0 中，唯一的不同就是把这个过程从应用中拿出来，放到 HTTP 协议本身来实现，而且还带来了如下好处：
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-* 客户端可以缓存推送过来的资源
+* 客户端可以缓存推送过来的资源
-* 客户端可以拒绝推送过来的资源
+* 客户端可以拒绝推送过来的资源
-* 推送资源可以由不同的页面共享
+* 推送资源可以由不同的页面共享
-* 服务器可以按照优先级推送资源
+* 服务器可以按照优先级推送资源
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-最后还有一点，就是推送的资源将直接进入客户端缓存，就像客户端请求了似的。不存在客户端 API 或 JavaScript 回调方法等通知机制，可以用于确定资源何时到达。整个过程对运行在浏览器中的 Web 应用来说好像根本不存在。
+最后还有一点，就是推送的资源将直接进入客户端缓存，就像客户端请求了似的。不存在客户端 API 或 JavaScript 回调方法等通知机制，可以用于确定资源何时到达。整个过程对运行在浏览器中的 Web 应用来说好像根本不存在。
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-##### 首部压缩
+##### 首部压缩
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-HTTP 的每一次通信都会携带一组首部，用于描述传输的资源及其属性。在 HTTP/1.x 中，这些元数据都是以纯文本形式发送的，通常会给每个请求增加 500~800 字节的负荷。如果算上 HTTP Cookie，增加的负荷通常会达到上千字节。为减少这些开销并提升性能，HTTP/2.0 会压缩首部元数据：
+HTTP 的每一次通信都会携带一组首部，用于描述传输的资源及其属性。在 HTTP/1.x 中，这些元数据都是以纯文本形式发送的，通常会给每个请求增加 500~800 字节的负荷。如果算上 HTTP Cookie，增加的负荷通常会达到上千字节。为减少这些开销并提升性能，HTTP/2.0 会压缩首部元数据：
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-* HTTP/2.0 在客户端和服务器端使用 “首部表” 来跟踪和存储之前发送的键值对，对于相同的数据，不在通过每次请求和响应发送。
+* HTTP/2.0 在客户端和服务器端使用 “首部表” 来跟踪和存储之前发送的键值对，对于相同的数据，不在通过每次请求和响应发送。
-* 首部表在 HTTP/2.0 的连接存续期内始终存在，由客户端和服务器共同渐进的更新。
+* 首部表在 HTTP/2.0 的连接存续期内始终存在，由客户端和服务器共同渐进的更新。
-* 每个新的首部键值对要么被追加到当前表的末尾，要么替换表中之前的值
+* 每个新的首部键值对要么被追加到当前表的末尾，要么替换表中之前的值
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-于是，HTTP/2.0 连接的两端都知道已经发送了哪些首部，这些首部的值是什么，从而可以针对之前的数据只编码发送差异数据。
+于是，HTTP/2.0 连接的两端都知道已经发送了哪些首部，这些首部的值是什么，从而可以针对之前的数据只编码发送差异数据。
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-![](https://i.loli.net/2019/06/05/5cf78307e362058386.png)
+![](https://i.loli.net/2019/06/05/5cf78307e362058386.png)
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-请求与响应首部的定义在 HTTP/2.0 中基本没有改变，只是所有首部键必须全部小写，而且请求行要独立为 :method、:scheme、:host 和 :path 等这些键值对。
+请求与响应首部的定义在 HTTP/2.0 中基本没有改变，只是所有首部键必须全部小写，而且请求行要独立为 :method、:scheme、:host 和 :path 等这些键值对。
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-在前面的例子中，第二次请求只需要发送变化了的路径首部（:path），其他首部没有变化，不用再发送了。这样就可以避免传输冗余的首部，从而显著减少每个请求的开销。
+在前面的例子中，第二次请求只需要发送变化了的路径首部（:path），其他首部没有变化，不用再发送了。这样就可以避免传输冗余的首部，从而显著减少每个请求的开销。
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-#### 二进制分帧层简介
+#### 二进制分帧层简介
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-HTTP/2.0 的根本改进还是新增的长度前置的二进制分帧层。与 HTTP/1.x 使用换行符分隔纯文本不同，二进制分帧层更加简洁，通过代码处理起来更简单也更有效。
+HTTP/2.0 的根本改进还是新增的长度前置的二进制分帧层。与 HTTP/1.x 使用换行符分隔纯文本不同，二进制分帧层更加简洁，通过代码处理起来更简单也更有效。
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-建立了 HTTP/2.0 连接后，客户端与服务器会通过交换帧来通信，帧是基于这个新协议通信的最小单位。所有帧都共享一个 8 字节的首部，如下图所示，其中包含帧的长度、类型、标志，还有一个保留位和一个 31 位的流标识符。
+建立了 HTTP/2.0 连接后，客户端与服务器会通过交换帧来通信，帧是基于这个新协议通信的最小单位。所有帧都共享一个 8 字节的首部，如下图所示，其中包含帧的长度、类型、标志，还有一个保留位和一个 31 位的流标识符。
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-![](https://i.loli.net/2019/06/05/5cf79db949a0866805.png)
+![](https://i.loli.net/2019/06/05/5cf79db949a0866805.png)
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-* 16 位的长度前缀意味着一帧大约可以携带 64 KB 数据，不包括 8 字节首部
+* 16 位的长度前缀意味着一帧大约可以携带 64 KB 数据，不包括 8 字节首部
-* 8 位的类型字段决定如何解释帧其余部分的内容
+* 8 位的类型字段决定如何解释帧其余部分的内容
-* 8 位的标志字段允许不同的帧类型定义特定于帧的消息标志
+* 8 位的标志字段允许不同的帧类型定义特定于帧的消息标志
-* 1 位的保留字段始终置为 0
+* 1 位的保留字段始终置为 0
-* 31 位的流标识符唯一标识 HTTP/2.0 的流
+* 31 位的流标识符唯一标识 HTTP/2.0 的流
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+
-知道了帧类型，解析器就知道该如何解析帧的其余内容了，HTTP/2.0 规定了如下帧类型：
+知道了帧类型，解析器就知道该如何解析帧的其余内容了，HTTP/2.0 规定了如下帧类型：
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+
-* DATA：用于传输 HTTP 消息体
+* DATA：用于传输 HTTP 消息体
-* HEADERS：用于传输关于流的额外的首部字段
+* HEADERS：用于传输关于流的额外的首部字段
-* PRIORITY：用于指定或重新指定引用资源的优先级
+* PRIORITY：用于指定或重新指定引用资源的优先级
-* RST_STREAM：用于通知流的非正常终止
+* RST_STREAM：用于通知流的非正常终止
-* SETTINGS：用于通知两端通信方式的配置数据
+* SETTINGS：用于通知两端通信方式的配置数据
-* PUSH_PROMISE：用于发出创建流和服务器引用资源的要约
+* PUSH_PROMISE：用于发出创建流和服务器引用资源的要约
-* PING：用于计算往返时间，执行 “活性” 检查
+* PING：用于计算往返时间，执行 “活性” 检查
-* GOAWAY：用于通知对端停止在当前连接中创建流
+* GOAWAY：用于通知对端停止在当前连接中创建流
-* WINDOW_UPDATE：用于针对个别流或个别连接实现流量控制
+* WINDOW_UPDATE：用于针对个别流或个别连接实现流量控制
-* CONTINUATION：用于继续一系列首部块片段
+* CONTINUATION：用于继续一系列首部块片段
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+
-服务器可以利用 GOAWAY 类型的帧告诉客户端要处理的最后一个流的 ID，从而消除一些请求竞争，而且浏览器也可以据此智能的重试或取消 “悬着的” 请求。这也是保证复用连接安全的一个重要和必要的功能。
+服务器可以利用 GOAWAY 类型的帧告诉客户端要处理的最后一个流的 ID，从而消除一些请求竞争，而且浏览器也可以据此智能的重试或取消 “悬着的” 请求。这也是保证复用连接安全的一个重要和必要的功能。
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+

blogs/computer_network/Web 性能权威指南/UDP 的构成.md

@@ -0,0 +1,173 @@
+---
+UDP 的构成
+---
+
+#### 目录
+
+1. 前言
+2. 无协议服务
+3. UDP 与网络地址转换器
+   * 连接状态超时
+   * NAT 穿透
+   * STUN、TURN 与 ICE
+4. 针对 UDP 的优化建议
+
+#### 前言
+
+1980 年 8月，紧随 TCP/IP 之后，UDP（用户数据报协议）被 John Postel 加入了核心网络协议套件。UDP 的主要功能和亮点不在于它引入了什么特性，而在于它忽略了哪些特性。UDP 经常被称为无（Null）协议，RFC 768 描述了其运作机制，全文完全可以写在一张餐巾纸上。
+
+> 数据报
+>
+> 一个完整、独立的数据实体，携带着从源节点到目的地节点的足够信息，对这些节点间之前的数据交换和传输网络没有任何依赖。
+
+数据报（datagram）和分组（packet）是两个经常被人混用的词，实际上它们还是有区别的。分组可以用来指代任何格式化的数据块，而数据报则通常只用来描述那些通过不可靠的服务传输的分组，既不保证送达，也不发送失败通知。正因为如此，很多场合下人们都把 UDP 中 User 的 U 改成 Unreliable（不可靠）的 U，于是 UDP 就成了 “不可靠数据报协议”。这也是为什么把 UDP 分组称为数据报更为恰当的原因。
+
+关于 UDP 的应用，最广为人知同时也是所有浏览器和因特网应用都赖以运作的，就是 DNS。DNS 负责把主机名转换成 IP 地址。可是，尽管浏览器有赖于 UDP，但这个协议以前从未被看成网页和应用的关键传输机制。HTTP 并未规定要使用 TCP，但现实中所有 HTTP 实现都是用 TCP。
+
+不过，这都是过去的事了。IETF 和 W3C 工作组共同制定了一套新 API --- WebRTC（Web 实时通信）。WebRTC 着眼于在浏览器中通过 UDP 实现原生的语音和视频实时通信，以及其他形式的 P2P（端到端）通信。正是因为 WebRTC 的出现，UDP 作为浏览器中重要传输机制的地位才得以突显，而且还有了浏览器 API！
+
+#### 无协议服务
+
+要理解为什么 UDP 被人称作 “无协议”，必须从作为 TCP 和 UDP 下一层的 IP 协议说起。
+
+IP 层的主要任务就是按照地址从源主机向目标主机发送数据报。为此，消息会被封装在一个 IP 分组内，其中载明了源地址和目标地址，以及其他一些路由参数。注意，数据报这个词暗示了一个重要的信息：IP 层不保证消息可靠的交互，也不发送失败通知，实际上是把底层网络的不可靠性直接暴露给了上一层。如果某个路由节点因为网络阻塞、负载过高或其他原因而删除了 IP 分组，那么在必要的情况下，IP 的上一层协议要负责检测、恢复和重发数据。
+
+下面看一下 IPv4 首部（20 字节）：
+
+![](https://i.loli.net/2019/06/24/5d103b3bccf2e69399.png)
+
+UDP 协议会用自己的分组结构（如下图）封装用户消息，它只增加了 4 个字段：源端口、目标端口、分组长度和效验和。这样，当 IP 把分组送达目标主机时，主机能够拆开 UDP 分组，根据目标端口找到目标应用程序，然后再把消息发送过去。仅此而已。
+
+下面就是 UDP 首部（8 字节）：
+
+![](https://i.loli.net/2019/06/24/5d103c4d2b2fb14310.png)
+
+事实上，UDP 数据报中的源端口和效验和字段都是可选的。IP 分组的首部也有效验和，应用程序可以忽略 UDP 效验和。也就是说，所有错误检测和错误纠正工作都可以委托给上层的应用程序。说到底，UDP 仅仅是在 IP 层之上通过嵌入应用程序的源端口和目标端口，提供了一个 “应用程序多路复用” 机制。明白了这一点，就可以总结一下 UDP 的无服务是怎么回事了。
+
+* 不保证消息交互
+
+  不确认，不重传，无超时。
+
+* 不保证交互顺序
+
+  不设置包序号，不重拍，不会发生队首阻塞。
+
+* 不跟踪连接状态
+
+  不必建立连接或重启状态机。
+
+* 不需要拥塞控制
+
+  不内置客户端或网络反馈机制。
+
+TCP 是一个面向字节流的协议，能够以多个分组形式发送应用程序消息，且对分组中的消息范围没有任何明确限制。因此，连接的两端存在一个连接状态，每个分组都有序号，丢失还要重发，并且要按顺序交互。相对来说，UDP 数据报有明确的限制：数据报必须封装在 IP 分组中，应用程序必须读取完整的消息。换句话说，数据报不能分片。
+
+UDP 是一个简单、无状态的协议，适合作为其他上层应用协议的辅助。实际上，这个协议的所有决定都需要由上层的应用程序作出。
+
+#### UDP 与网络地址转换器
+
+令人遗憾的是，IPv4 地址只有 32 位长，因而最多只能提供 42.9 亿个唯一 IP 地址。1990 年代初，互联网上的主机数量呈指数级增长，但不可能所有主机都分配一个唯一的 IP 地址。1994 年，作为解决 IPv4 地址即将耗尽的一个临时性方案，IP 网络地址转换器（NAT）规范出台了。
+
+建议的 IP 重用方案就是在网络边缘加入 NAT 设备，每个 NAT 设备负责维护一个表，表中包含本地 IP 和端口到全球唯一（外网）IP 和端口的映射。这样，NAT 设备背后的 IP 地址空间就可以在各种不同的网络中得到重用，从而解决地址耗尽问题。
+
+IP 地址网络转换器：
+
+![](https://i.loli.net/2019/06/24/5d104178654ce82237.png)
+
+然而，这个临时性的方案居然就那么一直沿用了下来。新增的 NAT 设备不仅立竿见影的解决了地址耗尽问题，而且还迅速成为很多公司及家庭代理和路由器、安全装置、防火墙，以及其他很多硬件和软件设备中的内置组件。NAT 不再是个临时性方案，它已经成了因特网基础设施的一个组成部分。
+
+作为监管全球 IP 地址分配的机构，IANA 为私有网络保留了三段 IP 地址，这些 IP 地址经常可以在 NAT 设备后面的内网中看到。
+
+保留的 IP 地址范围：
+
+| IP 地址范围                   | 地址数量   |
+| ----------------------------- | ---------- |
+| 10.0.0.0 - 10.255.255.255     | 16 777 216 |
+| 172.16.0.0 - 172.31.255.255   | 1 048 576  |
+| 192.168.0.0 - 192.168.255.255 | 65 536     |
+
+其中一段 IP 地址是不是很眼熟？在你的局域网中，路由器给你的计算机分配的 IP 地址很可能位于其中一段。这个地址就是你在内网中的私有地址。在需要与外网通信时，NAT 设备会将它们转换成外网地址。
+
+为防止路由器错误和引起不必要的麻烦，不允许给外网计算机分配这些保留的私有地址。
+
+##### 连接状态超时
+
+NAT 转换的问题（至少对于 UDP 而言）在于必须维护一份精确的路由表才能保证数据转发。NAT 设备依赖连接状态，而 UDP 没有状态。这种根本上的错配是很多 UDP 数据报传输问题的总根源。况且，客户端前面有很多个 NAT 设备的情况也不鲜见，问题由此进一步恶化了。
+
+每个 TCP 连接都有一个设计周密的协议状态机，从握手开始，然后传输应用数据，最后通过明确的信号确认关闭连接。在这种设计下，路由设备可以监控连接状态，根据情况创建或删除路由表中的条目。而 UDP 呢，没有握手，没有连接终止，实际根本没有可监控的连接状态机。
+
+发送出站的 UDP 不费事，但路由响应却需要转换表中有一个条目能告诉我们本地目标主机的 IP 和端口。因此，转换器必须保存每个 UDP 流的状态，而 UDP 自身却没有状态。
+
+更糟糕的是，NAT 设备还被赋予了删除转换记录的责任，但由于 UDP 没有连接终止确认环节，任何一端随时都可以停止传输数据报，而不必发送通告。为解决这个问题，UDP 路由记录会定时过期。定时多长？没有规定，完全取决于转换器的制造商、型号、版本和配置。因此，对于较长时间的 UDP 通信，有一个事实上的最佳做法，即引入一个双向 keep-alive 分组，周期性的重置传输路径上所有 NAT 设备中转换记录的计时器。
+
+##### NAT 穿透
+
+不可预测的连接状态处理是 NAT 设备带来的一个严重问题，但更为严重的则是很多应用程序根本不能建立 UDP 连接。尤其是 P2P 应用程序，涉及 VoIP、游戏和文件共享等，它们客户端与服务器经常需要角色互换，以实现端到端的双向通信。
+
+NAT 带来的第一个问题，就是内部客户端不知道外网 IP 地址，制只知道内网 IP 地址。NAT 负责重写每个 UDP 分组中的源端口、地址，以及 IP 分组中的源 IP 地址。如果客户端在应用数据中以其内网 IP 地址与外网主机通信，必然连接失败。所谓的 “透明” 转换因此也就成了一句空话，如果应用程序想与私有网络外部的主机通信，那么它首先必须知道自己的外网 IP 地址。
+
+然鹅，知道外网 IP 地址还不是实现 UDP 传输的充分条件。任何到达 NAT 设备外网 IP 的分组还必须有一个目标端口，而且 NAT 转换表中也要有一个条目可以将其转换为内部主机的 IP 地址和端口号。如果没有这个条目（通常是从外网传数据进来），那到达地分组就会被删除。此时的 NAT 设备就像一个分组过滤器，除非用户通过端口转发或类似机制配置过，否则它无法确定将分组发送给哪台内部主机。
+
+由于没有映射规则，入站分组直接被删除：
+
+![](https://i.loli.net/2019/06/24/5d1062efd7abb51936.png)
+
+需要注意的是，上述行为对客户端应用程序不是问题。客户端应用程序基于内部网络实现交互，会在交互期间建立必要的转换记录。不过，如果隔着 NAT 设备，那客户端（作为服务器）处理来自 P2P 应用程序（VoIP、游戏、文件共享）的入站连接时，就必须面对 NAT 穿透问题。
+
+为解决 UDP 与 NAT 的这种不搭配，人们发明了很多穿透技术（TURN、STUN、ICE），用于在 UDP 主机之间建立端对端的连接。
+
+##### STUN、TURN 与 ICE
+
+STUN 是一个协议，可以让应用程序发现网络中的地址转换器，发现之后进一步取得为当前连接分配的外网 IP 地址和端口。为此，这个协议需要一个已知的第三方 STUN 服务器支持，该服务器必须架设在公网上。
+
+STUN 查询外网 IP 地址和端口：
+
+![](https://i.loli.net/2019/06/24/5d10680a54b8347982.png)
+
+假设 STUN 服务器的 IP 地址已知（通过 DNS 查找或手工指定），应用程序首先向 STUN 服务器发送一个绑定请求。然后，STUN 服务器返回一个响应，其中包含在外网中代表客户端的 IP 地址和端口号。这种简单的方式解决了前面讨论的一些问题：
+
+* 应用程序可以获得外网 IP 和端口，并利用这些信息与对端通信
+* 发送到 STUN 服务器的出站绑定请求将在通信要经过的 NAT 中建立路由条目，使得到达该 IP 和端口的入站分组可以找到内网中的应用程序。
+* STUN 协议定义了一个简单的 keep-alive 探测机制，可以保证 NAT 路由条目不超时
+
+有了这个机制，两台主机端需要通过 UDP 通信时，它们首先都会向各自的 STUN 服务器发送绑定请求，然后分别使用响应中的外网 IP 地址和端口号交换数据。
+
+但在实际应用中，STUN 并不能适应所有类型的 NAT 和网络配置。不仅如此，某些情况下 UDP 还会被防火墙或其他网络设备完全屏蔽。这种情况在很多企业网很常见。为解决这个问题，在 STUN 失败的情况下，我们还可以使用 TURN 协议作为后备。TURN 可以在最坏的情况下跳过 UDP 而切换到 TCP。
+
+TURN 中的关键词当然是中继。这个协议依赖于外网中继设备在两端间传递数据。
+
+TURN 中继服务器：
+
+![](https://i.loli.net/2019/06/24/5d106ad8c7f7369476.png)
+
+* 两端都要向同一台 TURN 服务器发送分配请求未建立连接，然后在进行权限协商
+* 协商完毕，两端都把数据发送到 TURN 服务器，再有 TURN 服务器转发，从而实现通信
+
+很明显，这就不再是端对端的数据交换了！TURN 是在任何网络中为两端提供连接的最可靠方式，但运维 TURN 服务器的投入也很大。至少，为满足传输数据的需要，中继设备的容量必须足够大。因此，最好在其他直连手段都失败的情况下，在使用 TURN。
+
+##### ICE
+
+构建高效的 NAT 穿透方案可不容易。好在，我们还有 ICE 协议。ICE 规定了一套方法，致力于在通信各端之间建立一条最有效的通信：能直连就直连，必要时 STUN 协商，再不行使用 TURN。
+
+ICE 先后尝试直连、STUN 和 TURN：
+
+![](https://i.loli.net/2019/06/24/5d106e15a20d534505.png)
+
+#### 针对 UDP 的优化建议
+
+UDP 是一个简单常用的协议，经常用于引导其他传输协议。事实上，UDP 的特色在于它所省略的那些功能：连接状态、握手、重发、重组、重排、拥塞控制、拥塞预防、流量控制，甚至可选的错误检测，统统没有。这个面向消息的最简单的传输层在提供灵活性的同时，也给实现者带来了麻烦。你的应用程序很可能需要从头实现上诉几个或大部分功能，而且每项功能都必须保证与网络中的其他主机和协议和谐共存。
+
+与内置流量和拥塞控制以及拥塞预防的 TCP 不同，UDP 应用程序必须自己实现这些机制。拥塞处理做的不到位的 UDP 应用程序很容易堵塞网络，造成网络性能下降，严重时还会导致网络拥塞崩溃。如果你想在自己的应用程序中使用 UDP，务必要认真研究和学习当下的最佳实践和建议。RFC 5405 就是这么一份文档，它对设计单播 UDP 应用程序给出了很多设计建议，简述如下：
+
+* 应用程序必须容忍各种因特网路径条件
+* 应用程序应该控制传输速度
+* 应用程序应该对所有流量进行拥塞控制
+* 应用程序应该使用与 TCP 相近的带宽
+* 应用程序应该准备基于丢包的重发计数器
+* 应用程序应该不发送大于路径 MTU 的数据报
+* 应用程序应该处理数据报丢失、重复和重排
+* 应用程序应该足够稳定以支持两分钟以上的交付延迟
+* 应用程序应该支持 IPv4 UDP 校验和，必须支持 IPv6 校验和
+* 应用程序可以在需要时使用 keep-alive（最小间隔 15 秒）
+
+很高兴的告诉大家：WebRTC 就是符合这些要求的框架！

blogs/computer_network/Web 性能权威指南/Web 性能优化最佳实践.md

@@ -6,6 +6,11 @@ Web 性能优化最佳实践
 
 1. 前言
 2. 在客户端缓存资源
+3. 压缩传输的数据
+4. 消除不必要的请求字节
+5. 并行处理请求和响应
+6. 针对 HTTP/1.1 的优化建议
+7. 针对 HTTP/2.0 的优化建议
 
 #### 前言
 

blogs/computer_network/Web 性能权威指南/传输层安全（TLS）.md

@@ -0,0 +1,4 @@
+---
+传输层安全（TLS）
+---
+

blogs/computer_network/Web 性能权威指南/针对浏览器的优化建议.md

@@ -1,62 +1,62 @@
----
+---
-针对浏览器的优化建议
+针对浏览器的优化建议
----
+---
-
+
-#### 前言
+#### 前言
-
+
-浏览器可远远不止一个网络套接字管理器那么简单，性能可以说是每个浏览器开发商的核心卖点，既然性能如此重要，那浏览器越来越聪明也就毫不奇怪了。预解析可能的 DNS 查询、预连接可能的目标、预取得和优先取得重要资源，这些都是浏览器变聪明的标志。
+浏览器可远远不止一个网络套接字管理器那么简单，性能可以说是每个浏览器开发商的核心卖点，既然性能如此重要，那浏览器越来越聪明也就毫不奇怪了。预解析可能的 DNS 查询、预连接可能的目标、预取得和优先取得重要资源，这些都是浏览器变聪明的标志。
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-#### 优化建议
+#### 优化建议
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-可行的优化手段会因浏览器而异，但从核心优化策略来说，可以宽泛的分为两类：
+可行的优化手段会因浏览器而异，但从核心优化策略来说，可以宽泛的分为两类：
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-* 基于文档的优化
+* 基于文档的优化
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-  熟悉网络协议，了解文档、CSS 和 JavaScript 解析管道，发现和优先安排关键网络资源，尽早分配请求并取得页面，使其尽快达到可交互的状态。主要方法是优先获取资源、提前解析等。
+  熟悉网络协议，了解文档、CSS 和 JavaScript 解析管道，发现和优先安排关键网络资源，尽早分配请求并取得页面，使其尽快达到可交互的状态。主要方法是优先获取资源、提前解析等。
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-* 推测性优化
+* 推测性优化
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-  浏览器可以学习用户的导航模式，执行推测性优化，尝试预测用户的下一次操作，然后，预先解析 DNS、预先连接可能的目标。
+  浏览器可以学习用户的导航模式，执行推测性优化，尝试预测用户的下一次操作，然后，预先解析 DNS、预先连接可能的目标。
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-好消息是，所有的这些优化都是由浏览器替我们自动完成的，经常可以节省几百 ms 的网络延迟。既然如此，那理解这些优化背后的原理就至关重要了，这样才能利用浏览器的这些特性，提升应用性能。大多数浏览器都利用了如下四种技术：
+好消息是，所有的这些优化都是由浏览器替我们自动完成的，经常可以节省几百 ms 的网络延迟。既然如此，那理解这些优化背后的原理就至关重要了，这样才能利用浏览器的这些特性，提升应用性能。大多数浏览器都利用了如下四种技术：
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-1. 资源预取和排定优先次序
+1. 资源预取和排定优先次序
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-   文档、CSS 和 JavaScript 解析器可以与网络协议层沟通，声明各种资源的优先级；初始渲染必需的阻塞资源具有最高优先级，而低优先级的请求可能会被临时保存在队列中。
+   文档、CSS 和 JavaScript 解析器可以与网络协议层沟通，声明各种资源的优先级；初始渲染必需的阻塞资源具有最高优先级，而低优先级的请求可能会被临时保存在队列中。
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-2. DNS 预解析
+2. DNS 预解析
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-   对可能的域名进行提前解析，避免将来 HTTP 请求时的 DNS 延迟。预解析可以通过学习导航历史、用户的鼠标悬停，或其他页面信号来触发。
+   对可能的域名进行提前解析，避免将来 HTTP 请求时的 DNS 延迟。预解析可以通过学习导航历史、用户的鼠标悬停，或其他页面信号来触发。
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-3. TCP 预连接
+3. TCP 预连接
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-   DNS 解析之后，浏览器可以根据预测的 HTTP 请求，推测性的打开 TCP 连接。如果猜对的话，则可以节省一次完整的往返（TCP 握手）时间。
+   DNS 解析之后，浏览器可以根据预测的 HTTP 请求，推测性的打开 TCP 连接。如果猜对的话，则可以节省一次完整的往返（TCP 握手）时间。
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-4. 页面预渲染
+4. 页面预渲染
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-   某些浏览器可以让我们提升下一个可能的目标，从而在隐藏的标签页中预先渲染整个页面。这样，当用户真的触发导航时，就能立即切换过来。
+   某些浏览器可以让我们提升下一个可能的目标，从而在隐藏的标签页中预先渲染整个页面。这样，当用户真的触发导航时，就能立即切换过来。
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-从外部看，现代浏览器的网络协议实现以简单的资源获取机制的面目示人，而从内部来说，它又极为复杂精密，为了解如何优化性能，非常值得深入钻研。那么，在探寻的过程中，我们怎么利用浏览器的这些机制呢？首先，要密切关注每个页面的结构和交互：
+从外部看，现代浏览器的网络协议实现以简单的资源获取机制的面目示人，而从内部来说，它又极为复杂精密，为了解如何优化性能，非常值得深入钻研。那么，在探寻的过程中，我们怎么利用浏览器的这些机制呢？首先，要密切关注每个页面的结构和交互：
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-* CSS 和 JavaScript 等重要资源应该尽早在文档中出现
+* CSS 和 JavaScript 等重要资源应该尽早在文档中出现
-* 应该尽早交互 CSS，从而解除渲染阻塞并让 JavaScript 执行
+* 应该尽早交互 CSS，从而解除渲染阻塞并让 JavaScript 执行
-* 非关键性 JavaScript 应该推迟，以避免阻塞 DOM 和 CSSOM 构建
+* 非关键性 JavaScript 应该推迟，以避免阻塞 DOM 和 CSSOM 构建
-* HTML 文档由解析器递增解析，从而保证文档可以间歇性发送，以求得最佳性能
+* HTML 文档由解析器递增解析，从而保证文档可以间歇性发送，以求得最佳性能
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-除了优化页面结构，还可以在文档中嵌入提示，以触发浏览器为我们采用其他优化机制：
+除了优化页面结构，还可以在文档中嵌入提示，以触发浏览器为我们采用其他优化机制：
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-```html
+```html
-<link rel="dns-prefetch" href="//hostname_to_resolve.com">
+<link rel="dns-prefetch" href="//hostname_to_resolve.com">
-<link rel="subresource" href="/javascript/myapp.js">
+<link rel="subresource" href="/javascript/myapp.js">
-<link rel="prefetch" href="/images/big.jpeg">
+<link rel="prefetch" href="/images/big.jpeg">
-<link rel="prerender" href="//example.org/next_page.html">
+<link rel="prerender" href="//example.org/next_page.html">
-```
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-从上到下，依次是：
+从上到下，依次是：
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-1. 预解析特定的域名
+1. 预解析特定的域名
-2. 预取得页面后面要用到的关键性资源
+2. 预取得页面后面要用到的关键性资源
-3. 预取得将来导航要用的资源
+3. 预取得将来导航要用的资源
-4. 根据对用户下一个目标的预测，预渲染特定页面
+4. 根据对用户下一个目标的预测，预渲染特定页面
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 这里的每一个提示都会触发一个推测性优化机制。浏览器虽然不能保证落实，但可以利用这些提示优化加载策略。可惜的是，并非所有浏览器都支持这些提示，不过，如果它们不支持，也只会把提示当做空操作，有益无害。因此，一定要尽早可能利用这些字段。