网络基础TCP/IP

• TCP/IP协议族

　

　　计算机与网络设备要相互通信，双方就必须基于相同的方法。比如，如何探测到通信目标、由哪一边先发起通信、使用哪种语言进行通信、怎样结束通信等规则都需要事先确定。不同的硬件、操作系统之间的通信，所有的这一切都需要一种规则。而我们就把这种规则称为协议（protocol）。

　　包含有：IEEE、FDDI、ICMP、TCP、FTP、HTTP、IP、DNS、SNMP、PPPoE、UDP等协议。协议中存在各式各样的内容。从电缆的规格到 IP 地址的选定方法、寻找异地用户的方法、双方建立通信的顺序，以及 Web 页面显示需要处理的步骤，等等。像这样把与互联网相关联的协议集合起来总称为 TCP/IP。也有说法认为，TCP/IP 是指 TCP 和 IP 这两种协议。还有一种说法认为，TCP/IP 是在 IP 协议的通信过程中，使用到的协议族的称。

• TCP/IP分层管理

　　tcp/ip协议族把整个结构切分成了四个层次：应用层、传输层、网络层、数据链路层。把 TCP/IP 层次化是有好处的。比如，如果互联网只由一个协议统筹，某个地方需要改变设计时，就必须把所有部分整体替换掉。而分层之后只需把变动的层替换掉即可。把各层之间的接口部分规划好之后，每个层次内部的设计就能够自由改动了。值得一提的是，层次化之后，设计也变得相对简单了。处于应用层上的应用可以只考虑分派给自己的任务，而不需要弄清对方在地球上哪个地方、对方的传输路线是怎样的、是否能确保传输送达等问题。TCP/IP 协议族各层的作用如下。 

　　应用层：决定了向用户提供应用服务时通信的活动。tcp/ip协议族里面预存了各种通用的应用服务(如：FTP、DNS、HTTP)

　　传输层：对上层（应用层）提供处于网络连接的两台计算机的数据传输功能（如：现实生活中的快递小哥）。在传输层中有两个性质不同的协议：UDP（User Data Protocol——用户数据报协议）、TCP（Transmission Control Protocol——传输控制协议）

　　网络层：用来处理网络上流动的数据包，数据包是网络传输过程中的最小计数单位。与对方计算机之间通过多台计算机或网络设备进行传输时，网络层所起的作用就是在众多的选项内选择一条传输路线。

　　数据链路层：用来处理连接网络的硬件部分。包括控制操作系统、硬件的设备驱动、NIC（Network Interface Card，网络适配器，即网卡），及光纤等物理可见部分（还包括连接器等一切传输媒介）。硬件上的范畴均在链路层的作用范围之内。 

• TCP/IP通信传输流

　

　　利用 TCP/IP 协议族进行网络通信时，会通过分层顺序与对方进行通信。发送端从应用层往下走，接收端则从数据链路层往上走。

 　　首先作为发送端的客户端在应用层（HTTP 协议）发出一个想看某个 Web 页面的 HTTP 请求。HTTP协议会把这个请求的所有信息都打包成一个整体包(请求体)，包含有：headers（各个层次均在此处加头数据包）、preview、response、timing。

　　接着，为了传输方便，在传输层（TCP 协议）把从应用层处收到的数据（HTTP 请求报文）进行分割，并在各个报文上打上标记序号及端口号后转发给网络层。在网络层（IP 协议），增加作为通信目的地的 MAC 地址后转发给链路层。这样一来，发往网络的通信请求就准备齐全了。接收端的服务器在链路层接收到数据，按序往上层发送，一直到应用层。当传输到应用层，才能算真正接收到由客户端发送过来的 HTTP请求。

　

　　发送端在层与层之间传输数据时，每经过一层时必定会被打上一个该层所属的首部信息。反之，接收端在层与层传输数据时，每经过一层时会把对应的首部消去。这种把数据信息包装起来的做法称为封装（encapsulate）。

• IP 、IP地址、MAC地址、ARP
  • IP：通说的是IP协议，是把各种数据包传输给对方，而确保数据包能够准确无误地传输到对方那里，则需要满足各类的条件。其中最重要的条件就是IP地址和MAC地址（Media Access Control Address）。
  • IP地址：为了方便区分各个区域所使用的网络节点，就把某个网络节点被分配的地址（IP地址会动态的变化）。
  • MAC地址：是指网卡所属的固定地址（基本上不会更改），IP地址和MAC地址进行配对。
  • ARP：Address Resolution Protocol（地址解析协议），根据通信双方的IP地址就可以反查出对方MAC地址。
  • 例子：这种机制称为路由选择（routing），有点像快递公司的送货过程。想要寄快递的人，只要将自己的货物送到集散中心，就可以知道快递公司是否肯收件发货，该快递公司的集散中心检查货物的送达地址，明确下站该送往哪个区域的集散中心。接着，那个区域的集散中心自会判断是否能送到对方的家中。

　

• TCP协议的三次握手（three-way handshaking）
  • 原因：TCP 位于传输层，提供可靠的字节流服务。所谓的字节流服务（Byte Stream Service）是指，为了方便传输，将大块数据分割成以报文段（segment）为单位的数据包进行管理。而可靠的传输服务是指，能够把数据准确可靠地传给对方。一言以蔽之，TCP 协议为了更容易传送大数据才把数据分割，而且 TCP 协议能够确认数据最终是否送达到对方。
  • 握手过程：握手过程中使用了 TCP 的标志（flag） —— SYN（synchronize） 和ACK（acknowledgement）
    • 1、发送端会发送一个带有syn标志的数据包给接收方
    • 2、接收方接收到后，发送一个带有syn/ack标志的数据包返回给发送方，表明自己已接受到信息。
    • 3、发送方再发送一个带有ack标志的数据包给接收方，代表“握手”完成.

　

• DNS服务
  • 简介：DNS（Domain Name System）服务是和 HTTP 协议一样位于应用层的协议。它提供域名到 IP 地址之间的解析服务。计算机既可以被赋予 IP 地址，也可以被赋予主机名和域名。
  • 产生原因：用户通常使用主机名或域名来访问对方的计算机，而不是直接通过 IP地址访问。因为与 IP 地址的一组纯数字相比，用字母配合数字的表示形式来指定计算机名更符合人类的记忆习惯。但要让计算机去理解名称，相对而言就变得困难了。因为计算机更擅长处理一长串数字。为了解决上述的问题，DNS 服务应运而生。DNS 协议提供通过域名查找 IP 地址，或逆向从 IP 地址反查域名的服务。

  

•  各种协议与HTTP协议的恩怨情仇

　

•  URI 和 URL
  • URI
    • Uniform：规定统一的格式可方便处理多种不同类型的资源，而不用根据上下文环境来识别资源指定的访问格式。
    • Resource：可标识的任何东西，除了文档文件、图像或服务（例如当天的天气预报）等能够区别于其他类型，都可作为资源。资源不仅仅是单一的，也可以是多数的集合体。
    • Identifier：表示可标识的对象，也称为标识符。
    • 综述：URI就是有某个协议方案表示的资源定位标识符。协议方案指的是访问资源所使用的协议类型名称。URI用字符串标识某一互联网资源，而URL表示某一资源的地址（资源在互联网上存储的位置）。由此可见，URL是URI的子集。
  • URI的格式：表示指定URI，要使用涵盖全部必要信息的绝对URI、绝对URL以及相对URL。

　

• • 协议方案名：获取访问资源时要指定协议类型，不区分大小写，最后附加一个（:）。
  • 登录信息（认证）：指定用户名和密码作为从服务器获取资源时必要的身份认证，此项可选。
  • 服务器地址：使用绝对URI必须指定待访问的服务器地址。地址可以是DNS格式的域名地址、IPV4地址（192.168.0.1）、IPV6地址（[0:0:0:0:0:0:0:1]）
  • 端口号：指定服务器连接的网络端口号。此项可选，不选则自动选择使用默认端口。
  • 带层次的文件路径：指定服务器上特定资源文件的定位路径
  • 查询字符串：针对已指定文件路径内的资源，可以使用查询字符串传入任何参数。此项可选
  • 片段标识符：使用片段标识符通常可标记出已获取资源的子资源（文档内的某个位置）。可选