• 谁家的加密密钥，写死在代码里？（说的就是你）

    系统设计，协议先行。

    大部分人不了解协议的设计细节，更多使用已有协议进行应用层设计，例如：

    （1）使用HTTP，设计 get/post/cookie 参数，以及json包格式；

    （2）使用dubbo，而不用去深究内部的二进制包头包体细节；

    无论如何，了解协议设计的原则，对深入理解系统通信非常有帮助。

    一、协议的分层设计
    所谓“协议”，是双方共同遵守的规则，例如：离婚协议，停战协议。协议有语法、语义、时序三要素：
    （1）语法，即数据与控制信息的结构或格式；
    （2）语义，即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应；
    （3）时序，即事件实现顺序的详细说明；

    画外音：后文主要讲语法设计。

    协议设计通常分为三层：应用层协议、安全层协议、传输层协议。
    28f0a76495ec7a4109750cf6827d98dd.png
    下面分别看下这三层的协议应该如何选型。

    二、应用层协议设计

    应用层协议选型，常见的有三种：文本协议、二进制协议、流式XML协议。

    文本协议

    文本协议是指“贴近人类书面语言表达”的通讯传输协议，典型的协议是HTTP协议，一个HTTP协议的请求报文样例如下：

    GET / HTTP/1.1
    User-Agent: curl
    Host: musicml.net
    Accept: */*

    文本协议的特点是：
    （1）可读性好，便于调试；
    （2）扩展性较好，能通过key:value扩展；
    （3）解析效率不高，一行一行读入，按照冒号分割，解析key和value；
    （4）对二进制不友好 ，比如语音/视频等；

    二进制协议
    二进制协议即binary协议，典型是IP协议，以下是IP协议的一个图示：
    dfaee6a9facb738b5075c328f49067ee.png
    二进制协议一般包含：

    （1）定长包头；

    （2）可扩展变长包体；

    （3）一般每个字段有固定的含义，以IP协议为例，前4个bit表示协议版本号（Version）；

    二进制协议的特点是：

    （1）可读性差，难于调试；

    画外音：打日志一般需要一个toString()函数增强可读性。

    （2）扩展性不好，如果要扩展字段，旧版协议就不兼容了，所以设计时一般会有一个Version字段；
    （3）解析效率超高，几乎没有解析代价，二进制流的每个字段表示固定含义；
    （4）天然支持二进制流 ，比如语音/视频；

    这是一个典型的16字节二进制定长包头的例子：

    //sizeof(cs_header)=16
    struct cs_header {
      uint32_t version;
      uint32_t magic_num;
      uint32_t cmd;
      uint32_t len;
      uint8_t data[];
    }__attribute__((packed));

    其中：

    （1）前4个字节表示版本号version；

    （2）接下来4个字节表示魔法数字magic_num，用来解决数据错位或丢包问题；

    画外音：例如，约定好魔法数字是0x01020304，收到的报文，魔法数字匹配，认为是正常报文，否则认为是报文异常，断开连接。

    （3）接下来4个字节表示命令号command，不同的命令号对应不同的变长包体；
    （4）最后4个字节表示包体长度length，以确定变长包体有多少字节；

    这是一个实际的二进制变长包体：

    message CUserLoginReq {
      optional string username = 1;
      optional string passwd = 2;
    }

    message CUserLoginResp {
      optional uint64 uid =1;
    }

    它使用的是Google的Protobuf协议，容易看到：

    （1）请求报文传入的是用户名与密码；

    （2）响应包返回的是用户的uid；

    PB是很流行的二进制变长包体协议，其优点为：
    （1）通用，可以生成C++、Java、PHP等多语言代码；

    （2）自带压缩功能；

    （3）对二进制友好；

    （4）在工业界已广泛应用；
    画外音：Google出品，必属精品。

    流式XML协议
    流式XML似乎是文本协议的一个特例，亦可以单独作为一类。例如：xmpp就是典型的流式XML协议，下面是xmpp协议的一个典型报文：

    <message

    to=’romeo@example.net’

    from=’juliet@example.com’

    type=’chat’

    xml : lang=’en’>

    <body>Wherefore art thou, Romeo?</body>

    </message>

    从xml标签中大致可以判断这是一个romeo发给juliet的聊天消息。


    XML协议有几个特点：
    （1）可读性好，扩展性好，这是XML的特性；
    （2）解析代价超高，需要进行dom树分析；

    （3）有效数据传输率超低，有大量的标签；

    （4）对二进制不友好 ，比如语音/视频等；

    三、安全层协议设计

    安全层协议设计，除了使用SSL，自行实现的话，常见的又有以下三种方案。

    画外音：SSL秘钥管理是个问题。

    固定密钥
    服务端和客户端约定好一个密钥，同时约定好一个加密算法（例如：AES），每次客户端发送报文前，就用约定好的算法，以及约定好的密钥加密再传输，服务端收到报文后，用约定好的算法，约定好的密钥再解密。

    画外音：安全性低，安全性基于程序员的职业操守。

    一人一密
    简单来说，就是一个人的密钥是固定的，但是每个人之间又不同。常见的实现方式是：

    （1）固定加密算法；

    （2）加密秘钥使用“用户的某一特殊属性”，比如用户uid、手机号、qq号、用户密码等；

    一次一密
    即动态密钥，一Session一密钥的安全性更高，每次会话前协商密钥。密钥协商的过程要经过2次非对称密钥的随机生成，1次对称加密密钥的随机生成，具体详情这里不展开。

    四、传输层协议设计
    可选的协议有TCP和UDP，现在基本都是使用TCP，有了epoll等技术后，多连接就不是瓶颈了，单机几十万链接没什么问题。

    架构师之路-分享可落地的技术文章

    相关推荐：

    《必须知道的RPC内核细节（收藏）》

    调研：

    贵司的安全性，是基于工程师的职业操守么？

  • 相关阅读:
    电路电子技术3 电位的计算&受控源在电路分析中的作用
    产品公告 | MemFire Cloud V1内测版即将停止服务
    人人开源后台项目maven构建(yyds)
    c++ set容器、双指针去重--每日一题
    Knowledge Distillation with the Reused Teacher Classifier论文阅读+代码解析
    Qt还是尽量使用UTF8编码
    力扣天池赛-221021天池-04. 意外惊喜(分治优化dp)
    C语言刷题篇(备赛中......)--------( 篇章1 )
    基于51单片机的水塔水位检测自动加水Proteus仿真
    在常州“超级虚拟工厂”，中国智造正在“原力觉醒”
  • 原文地址：https://blog.csdn.net/shenjian58/article/details/125494322