最近在看流媒体相关的东西,发现网络这块比较生疏,决定从最基本的协议出发,全部过一遍
二、网络协议网络协议说的比较多的就是七层和四层网络协议
1、七层网络协议(OSI模型)OSI的7层从上到下分别是
7 应用层:DHCP ·DNS · FTP · Gopher · HTTP· IMAP4 · IRC · NNTP · XMPP ·POP3 · SIP · SMTP ·SNMP · SSH ·TELNET · RPC · RTCP · RTP ·RTSP· SDP · SOAP · GTP · STUN · NTP· SSDP · BGP 等
6 表示层: 5 会话层: 4 传输层:TCP · UDP · TLS · DCCP · SCTP · RSVP · OSPF 等
3 网络层:IP (IPv4 · IPv6) · ICMP· ICMPv6·IGMP ·IS-IS · IPsec · ARP · RARP · RIP等
2 数据链路层 :Wi-Fi(IEEE 802.11) · WiMAX(IEEE 802.16) ·ATM · DTM · 令牌环 · 以太网 ·FDDI · 帧中继 · GPRS · EVDO ·HSPA · HDLC · PPP · L2TP ·PPTP · ISDN·STP · CSMA/CD等
1 物理层 :以太网 · 调制解调器 · 电力线通信(PLC) · SONET/SDH · G.709 · 光导纤维 · 同轴电缆 · 双绞线等
其中高层(即7、6、5、4层)定义了应用程序的功能,下面3层(即3、2、1层)主要面向通过网络的端到端,点到点的数据流。
端到端、点到点点到点工作在物理层(数据链路层和网络层),是指两个网络设备直接相连,中间没有其他设备;
端到端工作在传输层,是指两个网络设备之间的逻辑互连,不管中间有多少物理设备。
Internet网中,IP及以下各层采用点到点传输,4层以上采用端到端传输
网络层在TCP/IP中,网络层十分重要,可以看下这篇文章网络基础 – 网络层(IP协议)
其中关于IP地址相关的东西:IP地址是一个4字节(共32bit)的数字,被分为4段,每段8位二进制数,段与段之间用句点分隔。为了便于表达和识别,IP地址是以十进制形式表示的如210.52.207.2,每段所能表示的十进制数最大不超过255。IP地址由两部分组成,即网络号(Network ID)和主机号(Host ID)
IP地址还分为了三类:A类IP地址、B类IP地址、B类IP地址,主要就是每个网络号下主机的个数不同
OSI 只是存在于概念和理论上的一种模型,它的缺点是分层太多,增加了网络工作的复杂性,所以没有大规模应用。后来人们对 OSI 进行了简化,合并了一些层,最终只保留了 4 层,从下到上分别是接口层、网络层、传输层和应用层,这就是大名鼎鼎的 TCP/IP 模型。
四层协议传输过程分为应用层、传输层、网络层、数据链路层,自上而下每经过一层都会增加一个首部。与三次握手的关系:四层协议的发送端、接收端完整流程涵盖三次握手,但四层协议是请求到发送数据阶段 发送端处于于三次握手的第一阶段。
应用层:客户端发起一个请求,如http、smtp、telnet、dns、ftp、rip
传输层:封装一层tcp或udp首部,对报文分割并打上标记序号、端口号传给网络层
网络层:封装一层ip首部或ARP/RARP首部,增加作为通讯目的的mac地址给链路层,这样发往网络的请求就准备齐全(有的地方把arp、rarp归属于网络层协议,不必过分纠结)
数据链路层:外层再封装一层以太网首部或ppp/帧中继/高级链路控制协议首部,服务端收到数据往上层发送一直到应用层
我们平常都是通过四层协议网络来进行传输
简而言之就是进行数据封装的。
三、网络传输协议 1、HTTP简介我们日常生活中经常会使用浏览器访问Web站点,但是大家有思考过在这个过程中到底发生了什么吗?为什么我们在浏览器地址栏上面输入要访问的URL后就可以访问到Web页面呢?
当我们在浏览器地址栏上输入要访问的URL后,浏览器会分析出URL上面的域名,然后通过DNS服务器查询出域名映射的IP地址,浏览器根据查询到的IP地址与Web服务器进行通信,而通信的协议就是HTTP协议。
HTTP协议是构建在TCP/IP协议之上的,是TCP/IP协议的一个子集,所以要理解HTTP协议,有必要先了解下TCP/IP协议相关的知识。
由于TCP/IP协议族包含众多的协议,在这里我们无法一一讨论。接下来,我们仅介绍理解HTTP协议需要掌握的TCP/IP协议族的一些相关知识点。如果想深入理解TCP/IP协议,可以参考经典书籍《TCP/IP详解》
我们上面说过,TCP/IP协议族是由一个四层协议组成的系统,这四层分别为:应用层、传输层、网络层和数据链路层
分层的好处是把各个相对独立的功能解耦,层与层之间通过规定好的接口来通信。如果以后需要修改或者重写某一个层的实现,只要接口保持不变也不会影响到其他层的功能。接下来,我们将会介绍各个层的主要作用。
应用层一般是我们编写的应用程序,其决定了向用户提供的应用服务。应用层可以通过系统调用与传输层进行通信。
处于应用层的协议非常多,比如:FTP(File Transfer Protocol,文件传输协议)、DNS(Domain Name System,域名系统)和我们本章讨论的HTTP(HyperText Transfer Protocol,超文本传输协议)等。
传输层通过系统调用向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功能。
在传输层有两个性质不同的协议:TCP(Transmission Control Protocol,传输控制协议)和UDP(User Data Protocol,用户数据报协议)。
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(传输路线)到达对方计算机,并把数据包传输给对方。
链路层链路层用来处理连接网络的硬件部分,包括控制操作系统、硬件设备驱动、NIC(Network Interface Card,网络适配器)以及光纤等物理可见部分。硬件上的范畴均在链路层的作用范围之内。
数据包封装上层协议数据是如何转变为下层协议数据的呢?这是通过封装(encapsulate)来实现的。应用程序数据在发送到物理网络之前,会沿着协议栈从上往下传递。每层协议都将在上层协议数据的基础上加上自己的头部信息(链路层还会加上尾部信息),以为实现该层功能提供必要的信息
发送端发送数据时,数据会从上层传输到下层,且每经过一层都会被打上该层的头部信息。而接收端接收数据时,数据会从下层传输到上层,传输前会把下层的头部信息删除
由于下层协议的头部信息对上层协议是没有实际的用途,所以在下层协议传输数据给上层协议的时候会把该层的头部信息去掉,这个封装过程对于上层协议来说是完全透明的。这样做的好处是,应用层只需要关心应用服务的实现,而不用管底层的实现。
从上面的介绍可知,传输层协议主要有两个:TCP协议和UDP协议。TCP协议相对于UDP协议的特点是:TCP协议提供面向连接、字节流和可靠的传输。
使用TCP协议进行通信的双方必须先建立连接,然后才能开始传输数据。TCP连接是全双工的,也就是说双方的数据读写可以通过一个连接进行。为了确保连接双方可靠性,在双方建立连接时,TCP协议采用了三次握手(Three-way handshaking)策略
客户端发送带有SYN标志的连接请求报文段,然后进入SYN_SEND状态,等待服务端的确认。
第二次握手服务端接收到客户端的SYN报文段后,需要发送ACK信息对这个SYN报文段进行确认。同时,还要发送自己的SYN请求信息。服务端会将上述的信息放到一个报文段(SYN+ACK报文段)中,一并发送给客户端,此时服务端将会进入SYN_RECV状态。
第三次握手客户端接收到服务端的SYN+ACK报文段后,会想服务端发送ACK确认报文段,这个报文段发送完毕后,客户端和服务端都进入ESTABLISHED状态,完成TCP三次握手。
当三次握手完成后,TCP协议会为连接双方维持连接状态。为了保证数据传输成功,接收端在接收到数据包后必须发送ACK报文作为确认。如果在指定的时间内(这个时间称为重新发送超时时间),发送端没有接收到接收端的ACK报文,那么就会重发超时的数据。
4、DNS服务前面介绍了与HTTP协议有着密切关系的TCP/IP协议,接下来介绍的DNS服务也是与HTTP协议有着密不可分的关系。
通常我们访问一个网站,使用的是主机名或者域名来进行访问的。因为相对于IP地址(一组纯数字),域名更容易让人记住。但TCP/IP协议使用的是IP地址进行访问的,所以必须有个机制或服务把域名转换成IP地址。DNS服务就是用来解决这个问题的,它提供域名到IP地址之间的解析服务。
DNS服务是通过DNS协议进行通信的,而DNS协议跟HTTP协议一样也是应用层协议。由于我们的重点是HTTP协议,所以这里不打算对DNS协议进行详细的分析,我们只需要知道可以通过DNS服务把域名解析成IP地址即可。
当客户端访问Web站点时,首先会通过DNS服务查询到域名的IP地址。然后浏览器生成HTTP请求,并通过TCP/IP协议发送给Web服务器。Web服务器接收到请求后会根据请求生成响应内容,并通过TCP/IP协议返回给客户端。



