前端也得学学计算机网络呀

    别以为做前端的就不用学计算机网络了，做WEB开发而不知道基本的计算机网络知识实在是有点说不过去，我们或许没有必要了解物理层或者数据链路层，但至少来讲，应用层是必须了解的。最近自学了一下计算机网络的基本知识，看得是谢希任的那本经典教材。本文总结了一下我个人认为比较重要的知识点，欢迎批评指正。

 

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一、计算机网络分层结构

    为了增强计算机网络系统的灵活性，便于开发和维护，建立了一种层次结构模型，各层只管自己的事，通过拿到别的层的服务和数据来完成自己的任务，暴露出自己的接口给其他层或者应用程序使用。分层很复杂，OSI的七层结构什么的没有必要理会，这里介绍书中提到的五层结构模型。（这足够了）

   

（这里引用一张图，来源：http://blog.csdn.net/dadadie/article/details/52190817）

    我们只用简单了解一下各层的作用

    1、实体层（物理层）

    物理层说白了就是那些连线，光纤、双绞线之类的。

    2、链接层（数据链路层）

    他也是计算机网络的低层，他的作用就是将网络层交下来的数据封装成帧交给物理层，以及将从物理层接收的帧解析出数据交给网络层。（ps：数据在物理层一般叫帧，在网络层交IP数据报或者包）。像适配器、转发器、集线器、网桥、交换机都被归在链接层。

    3、网络层

    网络层的作用是向上层提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务，它不提供服务质量的承诺，它是为主机间提供逻辑通信。这里涉及到地址解析，路由等内容。常见的路由器可以归为网络层。

    4、运输层

    运输层是为应用进程之间提供端到端的逻辑通信。传说中的TCP三次握手、四次握手就发生在这里。这里需要重点关注。

    5、应用层

    域名解析、HTTP、电子邮件等等都是应用层的范畴。应用层的协议比较多，我们重点关注HTTP 协议。

    下面将各层的协议给个图

 

（图片来源：http://product.pconline.com.cn/itbk/wlbg/network/1107/2474259.html）

    没找到合适的图，这里可以理解网络接口层为物理层+数据链路层

二、网络层

    网络层重点是IP协议，IP协议包括ARP协议、ICMP协议、IGMP协议。下面逐步讲解

    1、IP地址

    （1）定义：IP地址是各个主机在网络中的唯一的逻辑标识，标识了主机及其所在的网络。IP：：={网络号，主机号}，他是由32为二进制输构成的，一般写成点分十进制形式。

    （2）分类：分为AB -E，识别方法为，第一位为0为A类，10为B类，110为C类，DE不用考虑，网络号，A为前8为，B类16位，C类32位。

    2、子网划分

    直接用网络号划分网络会造成ip地址浪费，因为一个网络中可能并没有那么多的主机。我们需要将一部分主机号拿过来当网络号，增加可用网络个数。

   我们将网络号部分全部变成1，主机号部分全部变成0就可以得到子网掩码，用子网掩码与IP地址逐位求与就能得到该IP地址的网络地址。

    IP地址  AND 子网掩码 = 对应的网络地址

    举一个例子，你的公司拿到了一个B类网络号（比较有钱啊）145.13.0.0，但是呢你的公司有7个部门需要有独立的网络，你总不能申请6个网络号吧，此时就要划分子网了，我们可以取主机号的前三位作为子网号，2的三次方=8，去掉111，000刚好得到6个网络，这个时候的子网掩码是多少呢？将网络号全部变成1，前面的16位网络号+你的三位子网号。答案就是255.255.11100000.00000000(不要像我一样)，就是255.255.224.0。假设你们公司有台主机IP地址为145.13.3.1，那么他的网络地址是多少呢？直接和255.255.224.0求与得到的是145.13.0.0对不对，这不就是划分给你的网络号吗？是的，这说明对外来将你们还是一个网络，并非因为划分子网而变成多个网络。

    3、无分类IP

    这也是解决IP不够用的方法，他是在IP后面跟一个/数字，例如145.13.3.1/20，它表示前20位是网络地址。

    4、物理地址（MAC地址）

    物理地址是数据链路层和物理层使用的地址，基于此，我们需要一种转换机制

    5、ARP（地址解析协议）

    在网络层需要将IP解析为MAC，因为高层只认识IP，低层只认识MAC，ARP就是做这个事情的。

    6、ICMP协议（网际控制报文协议）

    它允许主机或路由器报告差错情况和提供异常情况报告。

    7、IGMP，与多播有关，了解即可

    8、VPN ,NAT

    VPN就是常说的FQ，NAT是提供了使用专用内网访问因特网的机制。

    总结一下：网络层应该重点掌握子网划分、ARP。

三、传输层

　　1、TCP协议（传输控制协议）

　　（1）定义：TCP链接：：={（IP1：port1），（IP2：port2）}

　　（2）特点：

　　面向链接：使用TCP协议之前必须先建立连接

　　点对点：提供供的是一对一的连接

　　可靠交付：TCP传送的数据无差错、不丢失、不重复、按时序到达

　　全双工：我可以给你发数据，你也可以给我发

　　面向字节流：会将数据分块分解

　　（3）TCP连接建立和释放（三次握手、四次握手来了）

　　

　　　　（图片来源：http://www.cnblogs.com/NeilZhang/p/5700312.html）人家拍个照片也不容易，小弟用用啊。　　这个两个图就反映了传说的那几次握手，其实是几次确认过程。

       （4）可靠传输工作原理

　　  停止等待协议和连续ARQ协议（了解）

　　（5）流量控制（滑动窗口）（了解）

　　（6）拥塞控制：慢开始、拥赛避免、快重传、快恢复（了解）

　　2、UDP（用户数据报协议）

　　特点：无连接的，尽最大努力交付，面向报文，没有拥赛控制，首部开销小，一对一、一对多、多对一、多对多都可以。

　　注意：和TCP比较，他是DNS用到的重要协议

四、应用层

　　1、DNS（域名系统）

　　DNS建立了名字和IP的映射关系。我们的应用程序拿到一个域名时不能直接使用，而是要用到其对应的IP地址，这是要么从自己的缓存中拿到，要么就请求域名服务器解析。

　　2、域名的树状结构

　　域名的规则是一个树状结构，有机构管理顶级域名，二级机构拿到顶级域名后可以进一步划分，交给三级机构，三级机构还能再分，这样只要在一个级里没有重复的域名划分，那么任何一个域名都是唯一的。上个图：

 

　　3、域名解析过程

　　应用程序拿到域名后会在自己缓存中查找，有则直接用，没有则请求本地域名服务器解析，如果服务器中有则返回个应用程序，如果没有则请求其他本地域名服务器，得到IP后给应用程序，如果在本地服务器没有找到，它会告诉应用程序该向哪个服务器请求。

　　4、HTTP协议

　　（1）万维网

　　万维网不是一个特殊的网络，而是由许多网络在一起构成的集合。

　　（2）URL（统一资源定位符）

　　指的是网络中某个资源的指针。通过这个指针就可以标识网络中的一个资源，然后可以进行各种操作。

　　基本格式：协议：//主机：端口/路径 （例如：https://i.cnblogs.com/EditPosts.aspx）

　　（3）http协议（超文本传输协议）

　　　http协议是面向事务的（不可分割）的应用层协议，HTTP协议是无状态的

　　一个http的基本流程，上一个图，自己画的，我加上了浏览器的渲染过程，其实没那么复杂。

　　记住一个HTTP有两个RTT，不知道RTT请问度良

　　（4）请求报文（参考：http://blog.csdn.net/zhangliang_571/article/details/23508953）

　　（5）响应报文（参考：http://blog.csdn.net/a19881029/article/details/14002273）

　　

　　（6）重要的http状态码（参考：http://www.runoob.com/http/http-status-codes.html）

　　5、cookie

　　cookie是保存在客户端的小的文本文件，某个域下的cookie会跟随请求响应传送

　　6、应用层的其他内容（这里不仔细讲了，只是列出来）

　　FTP：文件传输协议

　　SMTP:简单邮件传输协议

　　DHCP：动态主机配置协议

　　SNMP：简单网络管理协议

五、总结

　　本文给出了前端开发者必须掌握的计算机网络知识，这只是我个人的理解，并不代表一定是对的或者一定适合你，推荐看谢希任的那个计算机网络教材，这样你一定会收获更多。后面可能会写关于网络安全的文章，最近在看一本书叫《WEB前端黑客技术揭秘》。