Web協定

Posted on Mar 28, 2025

訊息傳遞協定

HTTP/HTTPS

  • HTTP 方法：
    • GET：獲取資源，不改變伺服器狀態
    • POST：創建資源，提交資料
    • PUT：完全替換資源
    • PATCH：部分更新資源
    • DELETE：刪除資源
    • HEAD：僅獲取標頭資訊
    • OPTIONS：查詢支援的方法
  • 狀態碼分類：
    • 1xx：資訊性回應 (100 Continue, 101 Switching Protocols)
    • 2xx：成功（200 OK, 201 Created, 204 No Content）
    • 3xx：重定向（301 Moved Permanently, 302 Found, 304 Not Modified）
    • 4xx：客戶端錯誤（400 Bad Request, 401 Unauthorized, 403 Forbidden, 404 Not Found）
    • 5xx：伺服器錯誤（500 Internal Server Error, 502 Bad Gateway, 503 Service Unavailable）
  • 標頭分類：
    • 通用標頭：Date, Connection, Cache-Control
    • 請求標頭：Host, User-Agent, Accept, Authorization
    • 回應標頭：Server, Set-Cookie, Content-Type
    • 實體標頭：Content-Length, Content-Encoding
  • 常見 Content-Type：
    • text/html：HTML 文檔
    • application/json：JSON 資料
    • application/xml：XML 資料
    • multipart/form-data：檔案上傳
    • application/x-www-form-urlencoded：表單資料
  • HTTP 版本演進：
    • HTTP/1.0：每次請求建立新連接
    • HTTP/1.1：持久連接，管道化請求，Host 標頭
    • HTTP/2：多路復用，標頭壓縮，伺服器推送，二進制分幀
    • HTTP/3：基於 QUIC 協議，減少建立連接延遲，改善移動網路表現
  • 快取控制機制：
    • ETag：資源版本標識，強驗證器
    • Cache-Control：max-age, no-cache, no-store, public, private
    • Last-Modified：資源最後修改時間，弱驗證器
    • If-Modified-Since：條件請求，配合 Last-Modified
    • If-None-Match：條件請求，配合 ETag
  • HTTPS 安全機制：
    • TLS/SSL 加密：保護資料傳輸
    • 證書驗證：確認伺服器身份
    • HSTS：強制 HTTPS 連接
    • 混合內容政策：防止 HTTP 資源洩露
  • 安全與跨域：
    • CORS (Cross-Origin Resource Sharing)：跨來源資源共享
    • Cookie 安全屬性：Secure, HttpOnly, SameSite
    • CSP (Content Security Policy)：內容安全政策
    • CSRF 防護：跨站請求偽造防護

WebSocket

  • 協議特性：
    • URL 格式：ws:// (非加密) 和 wss:// (TLS 加密)
    • 預設端口：80 (ws://) 和 443 (wss://)
    • 基於 TCP：可靠的雙向通信
  • 建立連接 (WebSocket Handshake)：
    1. 客戶端發送帶 Upgrade: websocket 和 Sec-WebSocket-Key 的 HTTP 請求
    2. 伺服器回應 101 狀態碼和 Sec-WebSocket-Accept 標頭
    3. 連接升級完成，切換到 WebSocket 協議
  • 全雙工通信：建立後可雙向即時傳輸資料，無需請求-回應模式
  • 訊息框架類型：
    • 文本框架：UTF-8 編碼的文本訊息
    • 二進制框架：原始二進制資料
    • 控制框架：Ping/Pong 心跳、連接關閉
  • 連接管理：
    • 心跳機制：Ping/Pong 檢測連接狀態
    • 正常關閉：Close 框架協商關閉
    • 異常斷開：網路中斷或應用錯誤
    • 重連機制：自動重新建立連接
  • 安全機制：
    • Origin 檢查：防止跨站 WebSocket 劫持
    • WSS 加密：TLS 保護資料傳輸
    • 認證機制：透過 Cookie 或 Token 驗證
  • 應用場景：
    • 即時聊天應用
    • 遊戲即時更新
    • 實時監控系統
    • 協作編輯工具
    • 股票價格推送
    • 直播彈幕系統
  • 子協議與擴展：
    • Sec-WebSocket-Protocol：指定應用層子協議
    • 壓縮擴展：減少訊息大小
    • 自定義協議：應用特定的通信格式
  • 與其他技術比較：
    • vs HTTP 長輪詢：更低延遲，減少伺服器負載
    • vs Server-Sent Events：雙向 vs 單向通信
    • vs Socket.IO：原生協議 vs 函式庫實作

WebRTC (Web Real-Time Communication)

  • 核心 API 組件：
    • MediaStream：獲取和管理音頻、視頻流
    • RTCPeerConnection：建立點對點連接和媒體傳輸
    • RTCDataChannel：傳輸任意資料（非媒體）
  • 瀏覽器支援：
    • 主流瀏覽器：Chrome, Firefox, Safari, Edge
    • 移動端支援：Android Chrome, iOS Safari
    • API 標準化：W3C 和 IETF 共同標準
  • NAT 穿透技術：
    • STUN (Session Traversal Utilities for NAT)：發現公網 IP 和端口
    • TURN (Traversal Using Relays around NAT)：當 P2P 連接失敗時作為中繼服務器
    • ICE (Interactive Connectivity Establishment)：嘗試多種連接方式的框架
  • 信令流程 (Signaling)：
    1. Offer/Answer 模型：SDP (Session Description Protocol) 描述交換
    2. ICE Candidate 交換：網路路徑候選項協商
    3. 建立 P2P 連接：直接點對點通信
  • 媒體協商與編解碼器：
    • 視頻編解碼器：VP8, VP9, AV1, H.264
    • 音頻編解碼器：Opus, G.711, G.722
    • 編解碼器協商：SDP 中指定支援的格式
    • 分辨率和頻寬：動態適應網路狀況
  • 安全機制：
    • DTLS (Datagram Transport Layer Security)：資料通道加密
    • SRTP (Secure Real-time Transport Protocol)：媒體流加密
    • 身份驗證：TURN 伺服器認證
    • Origin 安全：同源政策保護
  • 網路適應性：
    • 頻寬偵測：動態調整媒體品質
    • 錯誤恢復：封包遺失重傳
    • Jitter Buffer：平滑播放延遲
    • 回音消除：音頻處理
  • 實際應用場景：
    • 視訊會議：Zoom, Google Meet, Microsoft Teams
    • 即時串流：直播平台
    • 線上遊戲：低延遲多人遊戲
    • 遠端桌面：螢幕共享
    • IoT 通信：設備間直接通信
  • 效能優化：
    • 硬體加速：GPU 編解碼支援
    • Simulcast：同時傳送多種解析度
    • SVC (Scalable Video Coding)：可擴展視頻編碼
    • 連接品質監控：統計資料分析