网络通讯协议

什么是互联网

　　网：由多个节点相互连接组成　　eg：渔网、蜘蛛网

　　计算机互联网：由多台计算机通过某种介质相互连接而组成

　　　　　　　　　互联网之所以存在就是为了能让信息共享

网络编程

　　网络编程：指的是编写基于网络的应用程序

　　学习网络编程的目的：开发出一款可以利用网络来传输数据的应用程序

　　　　　　　　　　　　最终目的是就是要编写一个基于C/S结构的应用程序

cs结构

　　建立网络至少需要两台计算机，然后使用网络来传输数据

　　1、网络必须联通

　　2、在访问数据的一方，必须安装用于访问数据的应用程序

　　　　　　该应用程序称之为客户端应用程序(client)

　　　  在需要提供数据的一方，必须安装用于共享数据的应用程序

　　　　　　该应用程序称之为服务端应用程序(server)

　　     简写为C/S：

　　　　　　例如：qq   就是一个客户端   服务器在腾讯公司

还有一个B/S  　　Browser浏览器/Server

　　该结构下传输的数据都是HTML文本数据

通讯必备的两个条件

　　1、物理传播介质(双绞线　　光纤　　无线电波)

　　2、通讯协议(掌握的重点)

通讯协议

　　是由发送方和接收方共同商定的一套规范

#1、制定协议的目的

　　 　　为了通讯双方能够正确解析数据

　　　　 例如　国内通讯：双方都用普通话

　　　　　　　 国际通讯：双方都用英语

#2、OSI七层模型的由来

　　　　早些年，一些生产电脑的厂商的设备都不兼容(无法通信)，每个公司都有着自己的一套规范，

　　　　只能自己设备之间互相能够通信

　　　　于是国际标准组织就提供了一套开放系统互联模型  OSI  作为世界的互联网的统一标准

OSI七层模型

　　OSI七层：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层

　　经过人们长时间的磨合，发现可以把前三层统一归类为应用层

　　五层模型：应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层

物理层

　　通过物理介质建立物理连接，可以发送10101001 的二进制数据

　　但是单纯的二进制数据无法理解，必须明确一次性收几个，每一段二进制是什么含义

数据链路层

以太网（Ethernet）协议工作在数据链路层

#1、数据如何分组(数据的格式)

　　每次发送一个数据帧　　每个数据帧包含  head和data

　　head：18byte　　data：46-1500byte

head

data

 

　　

head又包含目的地址、源地址

目标MAC

源MAC

其他

data

 

　　

数据帧的最大长度为1518，如果数据长度超过将被分片

#2、MAC地址

　　每一台计算机想要联网就必须要具备网卡

　　每个网卡必然具备一个全球唯一的MAC地址

　　MAC地址可以定位到任意一台计算机，但是如果提前不清楚目标的MAC地址，

　　那就需要广播，来确定网口和MAC地址的对应关系

有了链路层  理论上全世界的计算机就能连到同一个网络了，但是我们不可能将所有计算机设备连接到同一个交换机上

#3、广播风暴

　　当很多同一网络中的计算机同时发送广播，就会形成广播风暴，交换机承受不住高负荷，导致网络瘫痪

网络层

　　ip协议工作在网络层 Internet Protocol Address

　　ip协议规定  每一个计算机设备要联网，必须分配一个ip地址

　　ip地址是一个逻辑地址  不是固定的，在家和在学校获得的ip地址就不一样

#1、ip地址的格式

　　由4段3位的十进制组成（点分十进制）

　　0.0.0.0  -  255.255.255.255

　　每个局域网第一个ip是网络地址（主机位是0）  最后一个ip是广播地址（主机位是255）

#2、网络位与主机位

　　ip地址分为两个部分，网络位与主机位

　　网络位：主要用来表示所处的局域网地址

　　主机位：主要用来表示你这台电脑的具体位置

　　区分网络位与主机位主要通过子网掩码

　　子网掩码：和ip地址的形式一样，子网掩码位1对应的就是网络位，0对应的就是主机位

#3、ARP地址解析协议（了解）

　　会根据你发的目标ip地址去找到对应目标的MAC地址，从而确保你的数据封包到数据链路层可以正常进行

总结：

　　ip地址分为网络号和主机号，通过网络号可以定位到某一个局域网，再通过主机号定位到某一个计算机

　　这样一来就可以通过ip定位到全球任意一台计算机

源MAC

目标MAC

源IP

目标IP

data

   数据包

　　　　　　

　　　　以太头部　　　　　　　 ip头部

传输层

　　TCP/UDP工作在这一层

　　传输层要求每一个应用程序捆绑一个端口号

　　端口号是一个整数  取值范围 0-65535　　0-1023端口是系统保留的，不建议使用，其他都可以用

　　至此  可以通过ip+端口号定位全球某一台计算机上的某一个应用程序

TCP协议（传输控制协议）

　　可靠传输协议：就是在发送完数据之后，必须等待接收方返回回复消息，该数据才算发送成功

　　如果对方在一段时间内没有返回，就会再次发送数据，超限制次数，就判定连接丢失（超时）

　　基于链接的传输：

　　　　要发送数据必须先建立链接，简单来说就是找一条可以到达对方的路，

　　　　如何选择最佳路径由路由协议来控制

#1、建立连接需要三次握手：

　　　　由于TCP要实现双向通信，为了防止单向通信的情况，A必须要确认B和自己同步，B也要确认A和自己同步

　　三次握手成功之后就表示链接建立成功了，只能表示这三次数据传输是可靠的，并不能保障后续的传输数据的可靠

　　TCP协议要求在发送数据后，必须接收到对方的回复信息才能确认数据成功发送，如果一段时间内没有收到

　　回复信息，会自动重新发送，如果重试的次数多，则表示链接可能已经中断了

#2、断开链接需要四次挥手：

　　1、客户端先发送断开链接请求

　　2、服务端确认请求，这样客户端到服务端的链接就中断了

　　3、当服务器发完最后的数据后，就向客户端发送断开链接请求

　　4、客户端确认断开信息，这样双向链接就全部断开了

　　四次挥手的目的主要是保证双方的数据传输已经全部完成，同样是为了保障数据的完整性

#3、优点：

　　保证传输可靠，数据完整

#4、缺点：

　　因为需要传输确认信息，所以对网络消耗较大，效率相对较低

#5、应用场景：

　　重要的数据，在线支付

UDP协议（用户数据报协议）

　　不可靠传输，UDP只管发送，不管对方是否收到

优点：

　　传输效率比TCP高

缺点：

　　传输不可靠

应用场景：

　　对速度要求高，对完整性要求低的，例如对战游戏、视频通话

应用层