Network: TCP/IP và HTTP nền tảng

OSI Model                TCP/IP Model        Giao thức thực tế
─────────────────────────────────────────────────────────────
7. Application  ┐
6. Presentation ├──►  Application      HTTP, HTTPS, DNS, gRPC
5. Session      ┘
4. Transport    ────►  Transport        TCP, UDP, QUIC
3. Network      ────►  Internet         IP, ICMP, BGP
2. Data Link    ┐
1. Physical     ┴──►  Network Access   Ethernet, WiFi, Fiber

Gửi:  Data → [App header | Data]                      (Application)
           → [TCP header | App header | Data]          (Transport)
           → [IP header  | TCP header | Data]          (Network)
           → [ETH header | IP header  | TCP | Data]    (Data Link)
           → bits trên dây                             (Physical)

Nhận: Quá trình ngược lại — mỗi tầng bóc header của mình ra

 0                   1                   2                   3
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
┌─────────────────────────┬─────────────────────────────────────┐
│      Source Port        │         Destination Port            │
├─────────────────────────┴─────────────────────────────────────┤
│                      Sequence Number                          │
├───────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                   Acknowledgment Number                       │
├────────┬───────┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬──────────────────────────────────┤
│Data Off│Reserv │U│A│P│R│S│F│           Window Size            │
│  (4)   │  (6)  │R│C│S│S│Y│I│             (16 bits)            │
│        │       │G│K│H│T│N│N│                                  │
├────────────────┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴──────────────────────────────────┤
│           Checksum          │        Urgent Pointer           │
└───────────────────────────────────────────────────────────────┘

Client                          Server
  │                               │
  │──── SYN (seq=x) ─────────────►│  "Tôi muốn kết nối, seq của tôi là x"
  │                               │
  │◄─── SYN-ACK (seq=y, ack=x+1) ─│  "OK, seq của tôi là y, tôi nhận được x"
  │                               │
  │──── ACK (ack=y+1) ───────────►│  "Tôi nhận được y, kết nối thành công"
  │                               │
  │         [Data Transfer]       │

Client                          Server
  │──── FIN ────────────────────►│
  │◄─── ACK ─────────────────────│
  │◄─── FIN ─────────────────────│
  │──── ACK ────────────────────►│
  │    (wait 2×MSL = ~60s)       │  TIME_WAIT state

Slow Start:
  cwnd = 1 MSS
  Mỗi ACK → cwnd × 2 (tăng theo hàm mũ)
  Đến ssthresh → chuyển sang Congestion Avoidance

Congestion Avoidance:
  cwnd tăng +1 MSS mỗi RTT (tăng tuyến tính)
  Khi mất gói → cwnd giảm mạnh → slow start lại

Mỗi kết nối mới:
  1. 3-way handshake    → 1 RTT
  2. TLS handshake      → 1-2 RTT thêm
  3. Slow start         → vài RTT để đạt throughput tối đa

Tổng: 3-4 RTT trước khi nhận được byte data đầu tiên!
→ Đây là lý do HTTP/2 và HTTP/3 ra đời

Request:
GET /api/users HTTP/1.1\r\n
Host: example.com\r\n
Accept: application/json\r\n
Authorization: Bearer token123\r\n
\r\n                          ← blank line kết thúc headers
[body nếu có]

Response:
HTTP/1.1 200 OK\r\n
Content-Type: application/json\r\n
Content-Length: 42\r\n
\r\n
{"id": 1, "name": "Alice"}

Connection:  [REQ 1]──►[RES 1]──►[REQ 2]──►[RES 2]──►[REQ 3]──►[RES 3]
                       ↑
              Phải chờ RES 1 xong mới gửi REQ 2 được

HTTP/2 binary frame:
  ┌──────────────────────────────────────────┐
  │          Frame Format                    │
  ├────────────┬──────────┬──────────────────┤
  │ Length (24)│Type (8)  │  Flags (8)       │
  ├────────────┴──────────┴──────────────────┤
  │ R │         Stream Identifier (31 bits)  │
  ├───┴──────────────────────────────────────┤
  │              Frame Payload               │
  └──────────────────────────────────────────┘

HTTP/2 connection = 1 TCP connection chứa nhiều STREAMS song song

Stream IDs:
  Client-initiated: 1, 3, 5, 7... (số lẻ)
  Server-initiated: 2, 4, 6, 8... (số chẵn, dùng cho server push)

Ví dụ trên cùng 1 TCP connection:
  Stream 1: GET /index.html    ─────────────────►
  Stream 3: GET /style.css     ───────────────────►
  Stream 5: GET /app.js            ────────────────►
  Stream 7: POST /api/data     ─────►
                               (tất cả đồng thời!)

Frame interleaving trên wire:
  [S1:HEADERS][S3:HEADERS][S5:HEADERS][S1:DATA][S3:DATA][S7:HEADERS][S5:DATA]...

HTTP/1.1:  [====REQ1====][====REQ2====][====REQ3====]  (tuần tự)

HTTP/2:    [=REQ1=]
           [===REQ2===]                                 (song song)
           [==REQ3==]

Index │ Header Name          │ Header Value
──────┼──────────────────────┼──────────────
  2   │ :method              │ GET
  4   │ :path                │ /
  8   │ :status              │ 200
  ...

→ "GET /" chỉ cần gửi index 2 và index 4 — 2 bytes thay vì 14 bytes!

Lần đầu: Authorization: Bearer abc123  → gửi full + thêm vào index 62
Lần sau: → chỉ gửi index 62 — 1-3 bytes thay vì 28+ bytes!

        Stream 1 (weight=16)
       /          \
  Stream 3        Stream 5 (weight=32)
  (weight=16)    /          \
            Stream 7      Stream 9
            (weight=8)    (weight=16)

Client bắt đầu HTTP/2 connection bằng:
  PRI * HTTP/2.0\r\n\r\nSM\r\n\r\n   ← "magic bytes"
  + SETTINGS frame

Server response:
  + SETTINGS frame
  + SETTINGS ACK