一. 网络通信

  • 互联网中主机和主机连接必须遵守特定的要求,这个要求称为协议
  • OSI(Open System Interconnection)开放式系统互联.定义了计算机互联时网络通信的7层(图片来源互联网)
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  • 目前大规模使用的是TCP/IP协议(图片来源互联网)
    • 应用层
      • 合并OSI中5,6,7层(会话层,表示层,应用层)
      • 常用协议:HTTP,FTP,SMTP,POP3,SSL,RPC
    • 传输层
      • OSI中第4层
      • 常用协议TCP,UDP
    • 网络层
      • OSI中第3层
      • 常用协议:IP,IPV4,IPV6
    • 网络接口层
      • OSI中第1,2层
  • 以QQ举例,在tcp/ip中执行过程

——>a在qq中输入“你好”点击发送
——>到传输层进行udp头部封装，把数据分段在udp包头中请求建立连接
——>到互联网层进行ip包头封装，分段编号，分成数据包或报文
——>若a的ip地址和b的再同一个网段则用arp解析出b的mac地址；若a的ip地址与b的不在同一个网段则用代理arp解析出路由器的mac地址
——>到数据链路层进行llc，mac头部封装fcs校验，封装成帧
——>对于不再同一网段的客户端通过路由选址选择最佳路径，经过路由器转发到交换机到达b的同一个网段内
——>通过传输介质传到b计算机的网卡
——>数据链路层可以识别llc，mac头部fcs校验，解封装，并检测类型长度大于006h发给ip包头
——>传到互联网层，互联网层可以识别ip包头，解封装并检测到协议号为17
——>发到传输层传输层用udp并检测到目标端口号是4000发到应用层
——>应用层用qq打开
——>b看到“你好”！
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二. IPV4和IPV6

  • IP (Internet Potocol)网络协议,互联网上任何操作系统只要遵守IP协议就可以与互联网互通.
  • Ipv4和IPv6中的v是Version,即版本的意思
  • 互联网上每台电脑的IP是唯一的.
  • IP本质就是给连接到互联网上的计算器分配32位地址.由于二进制32位地址比较难记,所以用十进制表示.为了更方便记忆使用”点”拆分法,分成四段,每段8位,即每段最大255
  • 随着互联网的发展,接入网络的计算机在增多,IPv4逐渐无法满足大量计算机数量.IPv4的下个版本IPv6就出现了
  • IPv6 是128位,是IPv4的4倍.且以16位进制表示

三.TCP和UDP

  • 英文全称 Transmission Control Protocol
  • 中文全称 传输传输控制协议
  • 是TCP/IP中传输层协议.一种面向连接的、可靠的、基于字节流的协议.
  • TCP协议每次连接/关闭都需要”确认”,也就是经典的连接三次握手,断开连接四次握手
  • TCP中几个术语
    • SYN 同步标识
    • FIN 结束标识
    • ACK 确认标识
    • PSH 有DATA传输
    • RST 连接重置
    • SEQ 数据包
  • 三次握手
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    • 客户端发送SYN=1,SEQ=number(随机数字)报文给服务器端,客户端进入SYN_SEND状态
    • 服务器收到SYN报文,SYN=1知道客户端要建立连接,响应ACK NUMBER(客户端SEQ+1),SYN=1,ACK=1,SEQ=随机数字,连接状态SYN_RECV状态
    • 客户端收到SYN,检查ACK NUMBER和ACK=1是否正确,如果全部正确,向服务器端发送ACK NUMBER=服务端SEQ+1和ACK=1.服务器接收到后检查是否正确,正确后建立连接.连接状态进入ESTABLISHED
  • TCP关闭连接需要四次握手,包含一次角色转换.(以客户端主动发起关闭请求举例)
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    • 主机A(主动方, Active Close)向主机B(被动方)发送FIN表示数据发送完成ACK=z,SEQ=x.主机A进入FIN_WAIT1状态,这个状态非常短暂.之后等待对方确认ACK过程自己进入FIN_WAIT2状态.如果超时没有收到ACK直接进入CLOSED状态
    • 主机B收到FIN后返回主机A内容ACK=x+1,SEQ=z,主机B进入CLose_wait状态
    • 主机B关闭连接发送给主机A内容ACK=x,SEQ=y.主机A进入到TIME_WAIT状态,处于这个状态后等待2个报文最大存活周期后进入CLOSED状态.此时主机B进入LAST_ACK状态
    • 主机A收到后返回ACK=y+1,SEQ=x
  • UDP
    • User Datagram Protocol 用户数据报协议
    • 是一种无连接的协议
    • 基于UDP协议主机把数据包发送给网络后就不管了,是一种不可靠协议
  • TCP和UDP的主要区别
    • TCP是安全可靠的,UDP是不安全,不可靠的
    • UDP的速度要高于TCP