网络编程基础
1 C/S 架构 B/S架构
client < — 基于网络通信 —> sever
browser <—基于网络通信—>sever
客户端<—基于网络通信—>sever
2 sever端(服务端)必须满足的条件:
1.稳定运行(网络,硬件,操作系统,服务端应用软件),对外一直提供服务。
2.服务端必须绑定一个固定的地址
3 什么是互联网?
两大要素
1.底层的物理连接介质,是为通信铺好道路的。
2.一套统一的通信标准——>互联网通信协议
互联网协议就好比是计算机界的英语,是计算机界的通用语言,计算机之间能够识别。
互联网协议的功能:定义计算机如何接入internet,以及接入internet的计算机通信的标准。
任何一种协议都必须包含两部分:
1.报头:必须是固定长度
2.数据内容
4.ip地址和子网掩码进行按位与运算,获得的子网地址相同那么就在一个局域网
172.16.10.1: 10101100.00010000.00001010.00000001 255.255.255.255.0: 11111111.11111111.11111111.00000000 子网地址: 10101100.00010000.00001010.00000000 172.16.10.0 172.16.10.2: 10101100.00010000.00001010.00000001 255255.255.255.0: 11111111.11111111.11111111.00000000 子网地址: 10101100.00010000.00001010.00000000 172.16.10.0
5.ip+mac能够识别全世界独一无二的计算机
ip+mac+port就能标记全世界独一无二的一个基于网络通信的应用软件
url地址:标识全世界独一无二的一个资源
6.osi七层协议(了解,中间五层是我们需要了解的)
每层运行常见物理设备
6.1 物理层:
主要是基于电器特性发送高低电压(电信号),高电压对应数字1,低电压对应数字0
6.2 数据链路层
单纯的电信号0和1没有任何意义,必须规定电信号多少位一组,每组什么意思
功能:定义了电信号分组的方式
以太网协议:
早期的时候各个公司都有自己的分组方式,后来形成了统一的标准,即以太网协议ethernet
ethernet规定
一组电信号构成一个数据包,叫做‘帧’ 每一数据帧分成:报头head和数据data两部分(报头里卖弄包含着数据内容) head包含:(固定18个字节) 发送者/源地址,6个字节 接收者/目标地址,6个字节 数据类型,6个字节 data包含:(最短46字节,最长1500字节)数据包的具体内容
mac地址:
head中包含的源和目标地址由来:ethernet规定接入internet的设备都必须具备网卡,发送端和接收端的地址便是指网卡的地址,即mac地址
mac地址:每块网卡出厂时都被烧制上一个世界唯一的mac地址,长度为48位2进制,通常由12位16进制数表示(前六位是厂商编号,后六位是流水线号)=
广播:
有了mac地址,同一网络内的两台主机就可以通信了(一台主机通过arp协议获取另外一台主机的mac地址)
ethernet采用最原始的方式,广播的方式进行通信,即计算机通信基本靠吼。
6.3 网络层
虽然有了mac地址,局域网里的计算机就可以通过广播的方式进行交互,但是全世界的网络是由一个个局域网组成的,广播包只能在局域网内发送。
怎么才能够在全世界的计算机上实现交互?
网络层功能:引入一套新的地址用来区分不同的广播域/子网,这套地址即网络地址
规定网络地址的协议叫做ip协议,它定义的地址称为ip地址。范围:0.0.0.0-255.255.255.255
一个ip地址通常定义为4段10进制数。
mac地址是无法看出哪些计算机在同一个局域网的,单纯凭ip地址也是无法看出计算机属于哪个子网的。只能对ip地址和子网掩码进行按位与运算。
与运算:两个二进制数都为1,结果为1,有一个不为1结果都是0.
总结一下,IP协议的作用主要有两个,一个是为每一台计算机分配IP地址,另一个是确定哪些地址在同一个子网络。
ARP协议
arp协议由来:计算机通信基本靠吼,即广播的方式,所有上层的包到最后都要封装上以太网头,然后通过以太网协议发送,在谈及以太网协议时候,我门了解到
通信是基于mac的广播方式实现,计算机在发包时,获取自身的mac是容易的,如何获取目标主机的mac,就需要通过arp协议
arp协议功能:广播的方式发送数据包,获取目标主机的mac地址。
协议工作方式:每台主机ip都是已知的
例如:主机172.16.10.10/24访问172.16.10.11/24
一:首先通过ip地址和子网掩码区分出自己所处的子网
场景 | 数据包地址 |
同一子网 | 目标主机mac,目标主机ip |
不同子网 | 网关mac,目标主机ip |
二:分析172.16.10.10/24与172.16.10.11/24处于同一网络(如果不是同一网络,那么下表中目标ip为172.16.10.1,通过arp获取的是网关的mac)
源mac | 目标mac | 源ip | 目标ip | 数据部分 | |
发送端主机 | 发送端mac | FF:FF:FF:FF:FF:FF | 172.16.10.10/24 | 172.16.10.11/24 | 数据 |
三:这个包会以广播的方式在发送端所处的自网内传输,所有主机接收后拆开包,发现目标ip为自己的,就响应,返回自己的mac
最前面的”以太网标头”,设置发出方(本机)的MAC地址和接收方(DHCP服务器)的MAC地址。前者就是本机网卡的MAC地址,后者这时不知道,
就填入一个广播地址:FF-FF-FF-FF-FF-FF
6.4 传输层
网络层的ip帮我们区分子网,以太网层的mac帮我们找到主机,端口帮我们标识这台主机上的应用程序。
端口即应用程序与网卡关联的编号。
传输层功能:建立端口到端口的通信
补充:端口范围0-65535,0-1023为系统占用端口
tcp协议:
可靠传输,TCP数据包没有长度限制,理论上可以无限长,但是为了保证网络的效率,通常TCP数据包的长度不会超过IP数据包的长度,以确保单个TCP数据包不必再分割。
以太网头 | ip 头 | tcp头 | 数据 |
udp协议:
不可靠传输,”报头”部分一共只有8个字节,总长度不超过65,535字节,正好放进一个IP数据包。
以太网头 | ip头 | udp头 | 数据 |
6.5 应用层
必须有不同协议规定电子邮件、网页、FTP数据的格式,这些应用程序协议就构成了”应用层”。
7.tcp协议
三次握手建立连接,四次挥手断开连接
7.1 为何建立连接需要三次而断开连接需要四次?
7.2 为何tcp协议是可靠协议而udp是不可靠协议?
tcp协议设立了接受确认和重传机制。每一次信息传输都和三次握手一样,使得每一个信息都能保证到达,很可靠。
udp是尽力传送,没有确认和重传机制,udp只是将信息发送出去,对方收不收到也不进行应答。
7.3 tcp协议建立连接和断开连接的状态信息以及表示的意义?
7.4 DNS服务器?
8.半连接池
限制的是同一时刻的请求数,而非连接数。
半链接池的工作原理是在客户端请求成功被服务端接收后,服务端不会马上对该请求发出响应,而是把这些请求存进半链接池内,只要半链接池没有满,客户端的请求都会进入服务端,如果半链接池满了,那么请求也会被阻拦在外面显示等待,并且半链接池会通过服务端响应最早进入的客户端请求,达到泄洪的目的。