计算机网络笔记整理
应用层
应用层协议定义了在不同端系统的应用程序进程如何进行通信，即相互传递报文：
- 交换的报文类型：如请求报文和响应报文；
- 各种报文类型的语法：如报文中各个关键字段及其详细描述；
- 报文的语义：即包含在字段中的信息的含义；
- 进程何时、如何发送报文及对报文进行响应的规则。
HTTP（Hypertext Transfer Protocol）
- 使用TCP做为传输层协议；
- 不保存客户机的任何状态信息，是一个无状态协议；
- 端口号默认为80；
- 非持久连接：每一个请求/响应对是经一个单独的TCP连接发送，即每次响应完毕后就会关闭TCP连接；
- 持久连接：同一个客户机的所有的请求/响应对经同一个TCP连接发送，一般会设置一个超时间隔；
- 404：Not Found，请求文档不在服务器上；400：Bad Request，该请求不能被服务器理解；
cookie的4个组成部分：
- 在HTTP响应报文中有个cookie首部行：set-cookie：cookie-id，cookie-id是服务器为当前用户生成的唯一标识；
- 在HTTP请求报文中有个cookie首部行，方便服务器跟踪用户；
- 在客户端系统中保存一个cookie文件，由浏览器管理，这样用户访问保存了cookie的站点时，浏览器会在报文中自动填充cookie首部行；
- 在服务器端系统中保存一个cookie数据库，存有所有用户的信息。
cookie的工作流程：
- 客户端访问一个新的站点；
- 服务器端为客户创建一个ID，保存到cookie数据库中，并在响应报文中添加首部行：set-cookie：cookie-id；
- 客户端浏览器将cookie-id保存到cookie文件中，并在以后发往这个站点的请求报文中添加首部行：cookie：cookie-id；
Web缓存：代理服务器
- 浏览器建立一个到web缓存器的TCP连接，并向web缓存器发送一个请求报文；
- web缓存器检查本地是否存储了该对象的拷贝：如果有，向初始服务器发送一个条件GET请求报文（if-modified-since标记），检查本地拷贝是否是最新的：服务器会返回一个响应报文，如果是最新的，响应报文中不会包含请求对象；如果不是最新的，响应报文中会包含请求对象，web缓存器更新其本地存储及相应的if-modified-since标记。如果没有，向初始服务器发送一个请求报文，收到请求后，更新本地存储。发送响应报文给客户端浏览器。
FTP（File Transfer Protocol）：
- 控制连接：使用端口号21，在FTP整个传输过程中，一直存在；
- 数据连接：使用端口号20，每次传输过程，都会创建一个新的数据连接。
邮件服务
- SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）：简单邮件传输协议，是一种推（push）类型协议，每个报文都使用7为ASCII码；
- POP3（Post Office Protocol-Version3）：第三版的邮局访问协议，是一种拉（pull）类型协议；
- IMAP（Internet Mail Access Protocol）：因特网邮件访问协议，为用户提供了远程创建文件夹以及在文件夹中移动邮件的命令；
- HTTP：基于web的电子邮件访问协议。
DNS（Domain Name System）
- 一个由分层的DNS服务器实现的分布式数据库：根DNS服务器；顶级域（TLD）服务器（如com、org、net、edu、gov）；权威DNS服务器，将主机名与IP地址映射。
- 一个允许主机查询分布式数据库的应用层协议，以UDP做为运输层协议。
DNS工作机理
- 主机向本地DNS服务器发出请求；
- 本地DNS服务器检查DNS缓存中是否缓存了该请求：如果没有，则执行第三步；如果有，直接返回一个响应报文。
- 本地DNS服务器将该报文转发到根DNS服务器中，根DNS服务器返回正确的TLD服务器IP地址；
- 本地DNS服务器将该报文转发给TLD服务器，TLD服务器返回正确的权威DNS服务器的IP地址；
- 本地DNS服务器将该报文转发给权威DNS服务器，权威DNS服务器返回响应报文，本地DNS服务器缓存该查询结构（有效期通常为2天），跳到第2步；
运输层
- TCP（Transfer Control Protocol）：面向连接的、可靠数据传输的协议。首部是20个字节（源端口号2byte、目的端口号2byte、确认号4byte、序号4byte、长度1byte、标志位1byte、接收窗口2byte、检验校验和2byte、紧急数据指针2byte），TCP数据报填充进首部的确认号是它所期望得到的数据报的序号。TCP根据四元组（源IP、源端口号、目的IP、目的端口号）建立TCP连接，也就是说服务端会为每一个客户端建立不同的TCP连接。
- UDP（User Data Protocol）：无连接的、不可靠数据传输协议。首部是8个字节（源端口号、目的端口号、长度、检验校验和）。UDP根据二元组（目的IP、目的端口号）建立连接，也就是说服务端为所有的客户端建立同一个UDP连接。
TCP三次握手
- 客户端向服务器端发送一个SYN报文段(SYN=1，seq=clien_isn)，请求建立一个TCP连接；
- 服务器端为该TCP连接分配TCP缓存和变量，并向客户端发送一个SYNACK报文段（SYN=1，seq=server_isn，ack=client_isn+1），确认可以建立连接；
- 客户端为该TCP连接分配TCP缓存和变量，并向客户端发送一个ACK报文段（SYN=0，seq=client_isn+1，ack=server_isn+1），确认连接建立。这一次可以携带有效载荷。
TCP四次分手
- 客户端向服务器端发送一个FIN报文段，表示客户端没有数据需要发送给服务器端了，请求关闭连接；
- 服务器端向客户端发送一个ACK报文段，确认可以关闭连接；
- 服务器端向客户端发送一个FIN报文段，表示服务器端没有数据需要发送给客户端了，请求关闭连接；
- 客户端接收到FIN报文段，向服务器发送ACK报文段，等待30秒后，关闭连接。服务器端接收到ACK后关闭连接。
