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  • 网络协议-TCP/IP

    TCP/IP是一个协议簇,是由许多协议组成的。

    TCP/IP按照层次从上至下分为四层:应用层,传输层,网络层,数据链路层。

    应用层 :应用层决定了向用户提供应用服务时通信的活动。TCP/IP协议族内预存了各类通用的应用服务。比如,FTP(File Transfer Protocol,文件传输协议)和DNS(Domain Name System,域名系统)服务就是其中两类。HTTP协议也处于该层。

    传输层 :传输层对上层应用层,提供处于网络连接中的两台计算机之间的数据传输。在传输层有两个性质不同的协议:TCP(Transmission ControlProtocol,传输控制协议)和UDP(User Data Protocol,用户数据报协议)。

    网络层 :网络层用来处理在网络上流动的数据包。数据包是网络传输的最小数据单位。该层规定了通过怎样的路径(所谓的传输路线)到达对方计算机,并把数据包传送给对方。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。

    链路层(又名数据链路层,网络接口层) :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。

     三次握手

    第一次握手: 建立连接。客户端发送连接请求报文段,将SYN位置为1,Sequence Number为x;然后,客户端进入SYN_SEND状态,等待服务器的确认;
    第二次握手: 服务器收到SYN报文段。服务器收到客户端的SYN报文段,需要对这个SYN报文段进行确认,设置Acknowledgment Number为x+1(Sequence Number+1);同时,自己自己还要发送SYN请求信息,将SYN位置为1,Sequence Number为y;服务器端将上述所有信息放到一个报文段(即SYN+ACK报文段)中,一并发送给客户端,此时服务器进入SYN_RECV状态;
    第三次握手: 客户端收到服务器的SYN+ACK报文段。然后将Acknowledgment Number设置为y+1,向服务器发送ACK报文段,这个报文段发送完毕以后,客户端和服务器端都进入ESTABLISHED状态,完成TCP三次握手。

    为什么要三次握手?

    为了防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了服务端,因而产生错误。

    具体例子:“已失效的连接请求报文段”的产生在这样一种情况下:client发出的第一个连接请求报文段并没有丢失,而是在某个网络结点长时间的滞留了,以致延误到连接释放以后的某个时间才到达server。本来这是一个早已失效的报文段。但server收到此失效的连接请求报文段后,就误认为是client再次发出的一个新的连接请求。于是就向client发出确认报文段,同意建立连接。假设不采用“三次握手”,那么只要server发出确认,新的连接就建立了。由于现在client并没有发出建立连接的请求,因此不会理睬server的确认,也不会向server发送数据。但server却以为新的运输连接已经建立,并一直等待client发来数据。这样,server的很多资源就白白浪费掉了。采用“三次握手”的办法可以防止上述现象发生。例如刚才那种情况,client不会向server的确认发出确认。server由于收不到确认,就知道client并没有要求建立连接。”

     

    四次挥手

    当客户端和服务器通过三次握手建立了TCP连接以后,当数据传送完毕,肯定是要断开TCP连接的啊。那对于TCP的断开连接,这里就有了神秘的“四次分手”

    为什么要四次分手?

    TCP协议是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的运输层通信协议。TCP是全双工模式,这就意味着,当主机1发出FIN报文段时,只是表示主机1已经没有数据要发送了,主机1告诉主机2,它的数据已经全部发送完毕了;但是,这个时候主机1还是可以接受来自主机2的数据;当主机2返回ACK报文段时,表示它已经知道主机1没有数据发送了,但是主机2还是可以发送数据到主机1的;当主机2也发送了FIN报文段时,这个时候就表示主机2也没有数据要发送了,就会告诉主机1,我也没有数据要发送了,之后彼此就会愉快的中断这次TCP连接。

     

    TCP通信原理

    首先,对于TCP通信来说,每个TCP Socket的内核中都有一个发送缓冲区和一个接收缓冲区,TCP的全双工的工作模式及TCP的滑动窗口就是依赖于这两个独立的Buffer和该Buffer的填充状态。
    接收缓冲区把数据缓存到内核,若应用进程一直没有调用Socket的read方法进行读取,那么该数据会一直被缓存在接收缓冲区内。不管进程是否读取Socket,对端发来的数据都会经过内核接收并缓存到Socket的内核接收缓冲区。
    read索要做的工作,就是把内核接收缓冲区中的数据复制到应用层用户的Buffer里。

    进程调用Socket的send发送数据的时候,一般情况下是讲数据从应用层用户的Buffer里复制到Socket的内核发送缓冲区,然后send就会在上层返回。换句话说,send返回时,数据不一定会被发送到对端。

    滑动窗口协议

    发送方和接收方都会维护一个数据帧的序列,这个序列被称作窗口。发送方的窗口大小由接收方确认,目的是控制发送速度,以免接收方的缓存不够大导致溢出,同时控制流量也可以避免网络拥塞。

    “阻塞模式”:对于读取Socket数据的过程而言,如果接收缓冲区为空,则调用Socket的read方法的线程会阻塞,知道有数据进入接收缓冲区;而对于写数据到Socket中的线程来说,如果待发送的数据长度大于发送缓冲区空余长度,则会阻塞在write方法上,等待发送缓冲区的报文被发送到网络上,然后继续发送下一段数据,循环上述过程直到数据都被写入到发送缓冲区为止

    传统的Socket阻塞模式直接导致每个Socket都必须绑定一个线程来操作数据,参与通信的任意一方如果处理数据的速度较慢,会直接拖累到另一方,导致另一方的线程不得不浪费大量的时间在I/O等待上,所以这就是Socket阻塞模式的“缺陷”。但是这种模式在少量的TCP连接通信的情况下,双方都可以快速的传输数据,这个时候的性能是最高的。

    响应状态码

    状态代码由三位数字组成,第一个数字定义了响应的类别,且有五种可能取值。
    1xx:指示信息--表示请求已接收,继续处理。
    2xx:成功--表示请求已被成功接收、理解、接受。
    3xx:重定向--要完成请求必须进行更进一步的操作。
    4xx:客户端错误--请求有语法错误或请求无法实现。
    5xx:服务器端错误--服务器未能实现合法的请求。


    常用状态码:

    200 OK:成功返回状态,对应,GET,PUT,PATCH,DELETE。
    201 created - 成功创建。
    302 Found:重定向,新的URL会在response中的Location中返回,浏览器将会使用新的URL发出新的Request
    304 Not Modified:代表上次的文档已经被缓存了, 还可以继续使用。
    400 bad request - 请求格式错误。
    401 unauthorized - 未授权。
    403 forbidden - 鉴权成功,但是该用户没有权限。
    404 not found - 请求的资源不存在。
    405 method not allowed - 该http方法不被允许。
    410 gone - 这个url对应的资源现在不可用。
    415 unsupported media type - 请求类型错误。
    422 unprocessable entity - 校验错误时用。
    429 too many request - 请求过多。
    500 Internal Server Error:服务器发生了不可预期的错误。
    503 Server Unavailable:服务器当前不能处理客户端的请求,一段时间后可能恢复正常。

    TCP和UDP的区别?

    TCP是确认包的到达,所以不丢失包(数据),顺序也是好的。
    UDP不会确认包的到达,所以可能会丢失数据包,当然顺序也有可能会乱。
    除了这些以外:
    1. TCP是面向连接(三次握手)的,所以稳定、可靠,那相对就慢了
    比如平时的:文件传输,右键,http等用的都是tcp协议
    2. UDP是面向无连接的,所以不稳定,但是相对快,实时性高
    比如平时:做什么现场直播,视频通话啥的

    例如 大家平时用的QQ就是UDP协议(有没有消息错乱的时候)
             MSN用的TCP,所以你感觉很卡,很慢

     

    https和http

    HTTP:是互联网上应用最为广泛的一种网络协议,是一个客户端和服务器端请求和应答的标准(TCP),用于从WWW服务器传输超文本到本地浏览器的传输协议,它可以使浏览器更加高效,使网络传输减少。 
    HTTPS:是以安全为目标的HTTP通道,简单讲是HTTP的安全版,即HTTP下加入SSL层,HTTPS的安全基础是SSL,因此加密的详细内容就需要SSL。 
    HTTPS协议的主要作用可以分为两种:一种是建立一个信息安全通道,来保证数据传输的安全;另一种就是确认网站的真实性。
    区别: 
    1、https协议需要到ca申请证书,一般免费证书较少,因而需要一定费用。 
    2、http是超文本传输协议,信息是明文传输,https则是具有安全性的ssl加密传输协议。 
    3、http和https使用的是完全不同的连接方式,用的端口也不一样,前者是80,后者是443。 
    4、http的连接很简单,是无状态的;HTTPS协议是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议,比http协议安全。

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