网络相关知识总结-就挺全的

theme: juejin

一、网络 7 层架构

[PS 之前发在掘金了直接搬过来吧]

7 层模型主要包括：

①物理层：主要定义物理设备标准，如网线的接口类型、光纤的接口类型、各种传输介质的传输速率等。它的主要作用是传输比特流（就是由 1、0 转化为电流强弱来进行传输,到达目的地后在转化为 1、0，也就是我们常说的模数转换与数模转换）。这一层的数据叫做比特；

②数据链路层：主要将从物理层接收的数据进行 MAC 地址（网卡的地址）的封装与解封装。常把这一层的数据叫做帧。在这一层工作的设备是交换机，数据通过交换机来传输。

③网络层：主要将从下层接收到的数据进行 IP 地址（例 192.168.0.1) 的封装与解封装。在这一层工作的设备是路由器，常把这一层的数据叫做数据包。

④传输层：定义了一些传输数据的协议和端口号（WWW 端口 80 等）如： TCP （传输控制协议，传输效率低，可靠性强，用于传输可靠性要求高，数据量大的数据）， UDP （用户数据报协议，与 TCP 特性恰恰相反，用于传输可靠性要求不高，数据量小的数据，如 QQ 聊天数据就是通过这种方式传输的）。主要是将从下层接收的数据进行分段进行传输，到达目的地址后在进行重组。常常把这一层数据叫做段。

⑤会话层：通过传输层（端口号：传输端口与接收端口）建立数据传输的通路。主要在你的系统之间发起会话或或者接受会话请求（设备之间需要互相认识可以是 IP 也可以是 MAC 或者是主名）

⑥表示层：主要是进行对接收的数据进行解释、加密与解密、压缩与解压缩等（也就是把计算机能够识别的东西转换成人能够能识别的东西（如图片、声音等））

⑦应用层： 主要是一些终端的应用，比如说FTP（各种文件下载），WEB（IE浏览），QQ之类的（你就把它理解成我们在电脑屏幕上可以看到的东西，就是终端应用）

二、TCP/IP原理

TCP/IP 协议不是 TCP 和 IP 这两个协议的合称，而是指因特网整个 TCP/IP 协议族。从协议分层
模型方面来讲，TCP/IP 由四个层次组成：网络接口层、网络层、传输层、应用层。

①网络接口层

主机必须使用某种协议与网络相连，常见的协议有ARP、PARP，ARP协议用于当我们知道目标主机的IP地址却不知道MAC地址时，请求得到MAC地址的回应，RAPR则是反向ARP，当我们知道目标主机的MAC地址却不知道IP地址则需要用到RARP协议；

②网络层

其功能是使主机可以把分组发往任何网
络，并使分组独立地传向目标。这些分组可能经由不同的网络，到达的顺序和发送的顺序也
可能不同。高层如果需要顺序收发，那么就必须自行处理对分组的排序。互联网层使用因特
网协议(IP，Internet Protocol) ；

③传输层

使源端和目的端机器上的对等实体可以进行会话。在这一层定义了
两个端到端的协议：传输控制协议(TCP，Transmission Control Protocol)和用户数据报协
议(UDP，User Datagram Protocol)。 TCP 是面向连接的协议，它提供可靠的报文传输和对
上层应用的连接服务。为此，除了基本的数据传输外，它还有可靠性保证、流量控制、多路
复用、优先权和安全性控制等功能。 UDP 是面向无连接的不可靠传输的协议，主要用于不需
要 TCP 的排序和流量控制等功能的应用程序；

④应用层

包含所有的高层协议，包括：虚拟终端协议(TELNET，
TELecommunications NETwork)、文件传输协议(FTP，File Transfer Protocol)、电子邮件
传输协议(SMTP，Simple Mail Transfer Protocol)、域名服务(DNS，Domain Name Service)、网上新闻传输协议(NNTP，Net News Transfer Protocol)和超文本传送协议 (HTTP，HyperText Transfer Protocol)等。

三、TCP三次握手、四次挥手

三次握手

第一次握手：主机 A 发送位码为 syn＝1, 随机产生 seq number=1234567 的数据包到服务器，主机 B 由 SYN=1 知道，A 要求建立联机；

第二次握手：主机 B 收到请求后要确认联机信息，向 A 发送 ack number=( 主机 A 的
seq+1 ), syn=1,ack=1,随机产生 seq=7654321 的包

第三次握手：主机 A 收到后检查 ack number 是否正确，即第一次发送的 seq number+1,以及位码
ack 是否为 1，若正确，主机 A 会再发送 ack number=(主机 B 的 seq+1),ack=1，主机 B 收到后确认seq 值与 ack=1 则连接建立成功。

四次挥手

TCP 建立连接要进行三次握手，而断开连接要进行四次。这是由于 TCP 的半关闭造成的。因为 TCP 连接是全双工的(即数据可在两个方向上同时传递)所以进行关闭时每个方向上都要单独进行关闭。这个单方向的关闭就叫半关闭。当一方完成它的数据发送任务，就发送一个 FIN 来向另一方通告将要终止这个方向的连接。

①关闭客户端到服务器的连接：首先客户端 A 发送一个 FIN，用来关闭客户到服务器的数据传送，
然后等待服务器的确认。其中终止标志位 FIN=1，序列号 seq=u；

② 服务器收到这个 FIN，它发回一个 ACK，确认号 ack 为收到的序号加 1；

③ 关闭服务器到客户端的连接：也是发送一个 FIN 给客户端；

④ 客户段收到 FIN 后，并发回一个 ACK 报文确认，并将确认序号 seq 设置为收到序号加 1；

首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方执行被动关闭。

主机 A 发送 FIN 后，进入终止等待状态，服务器 B 收到主机 A 连接释放报文段后，就立即
给主机 A 发送确认，然后服务器 B 就进入 close-wait 状态，此时 TCP 服务器进程就通知高
层应用进程，因而从 A 到 B 的连接就释放了。此时是“半关闭”状态。即 A 不可以发送给
B，但是 B 可以发送给 A。此时，若 B 没有数据报要发送给 A 了，其应用进程就通知 TCP 释
放连接，然后发送给 A 连接释放报文段，并等待确认。A 发送确认后，进入 time-wait，注
意，此时 TCP 连接还没有释放掉，然后经过时间等待计时器设置的 2MSL 后，A 才进入到
close 状态。

四、HTTP\HTTPS

HTTP

HTTP 是一个无状态的协议。无状态是指客户机（Web 浏览器）和服务器之间不需要建立持久的连接，这意味着当一个客户端向服务器端发出请求，然后服务器返回响应(response)，连接就被关闭了，在服务器端不保留连接的有关信息.HTTP 遵循请求(Request)/应答(Response)模型。客户机（浏览器）向服务器发送请求，服务器处理请求并返回适当的应答。所有 HTTP 连接都被构造成一套请求和应答。

详细流程解析

比如客户端浏览器请求 http://localhost.com:8080/index.html 这个页面

①地址解析
协议名：http

主机名：localhost.com

端口：8080

对象路径：/index.html

在这一步，需要域名系统 DNS 解析域名 localhost.com,得主机的 IP 地址；

②封装http请求数据包

把以上部分结合本机自己的信息，封装成一个 HTTP 请求数据包；

③封装成TCP包并建立连接

封装成 TCP 包，建立 TCP 连接（TCP 的三次握手）；

④客户机发送请求命令

客户机发送请求命令：建立连接后，客户机发送一个请求给服务器，请求方式的格式为：统一资源标识符（URL）、协议版本号，后边是 MIME 信息包括请求修饰符、客户机信息和可内容；

⑤服务器响应

服务器接到请求后，给予相应的响应信息，其格式为一个状态行，包括信息的协议版本号、一个成功或错误的代码，后边是 MIME 信息包括服务器信息、实体信息和可能的内容；

⑥服务器关闭 TCP 连接

服务器关闭 TCP 连接：一般情况下，一旦 Web 服务器向浏览器发送了请求数据，它就要关闭 TCP 连接，然后如果浏览器或者服务器在其头信息加入了这行代码 Connection:keep-alive，TCP 连接在发送后将仍然保持打开状态，于是，浏览器可以继续通过相同的连接发送请求。保持连接节省了为每个请求建立新连接所需的时间，还节约了网络带宽。

HTTPS

HTTPS（全称：Hypertext Transfer Protocol over Secure Socket Layer），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。其所用的端口号是 443。

过程大致如下：

①建立连接获取证书

SSL 客户端通过 TCP 和服务器建立连接之后（443 端口），并且在一般的 tcp 连接协商（握
手）过程中请求证书。即客户端发出一个消息给服务器，这个消息里面包含了自己可实现的算
法列表和其它一些需要的消息，SSL 的服务器端会回应一个数据包，这里面确定了这次通信所
需要的算法，然后服务器向客户端返回证书。（证书里面包含了服务器信息：域名，申请证书
的公司，公共秘钥）；

②证书验证

Client 在收到服务器返回的证书后，判断签发这个证书的公共签发机构，并使用这个机构的公
共秘钥确认签名是否有效，客户端还会确保证书中列出的域名就是它正在连接的域名；

③数据加密与传输

如果确认证书有效，那么生成对称秘钥并使用服务器的公共秘钥进行加密。然后发送给服务
器，服务器使用它的私钥对它进行解密，这样两台计算机可以开始进行对称加密进行通信。