客户/服务端及互联网协议
1. 客户端/服务端架构
1.1 C/S与B/S
client<___基于网络通信————》server 用户 服务端
browser<----基于网络通信————》server 浏览器 服务端
1.2 数据发送接收流程
client发送请求给操作系统，操作系统控制硬件(网卡)，网卡通过网线将用户请求数据发送到服务端硬件，服务端硬件将数据交给操作系统，操作系统再把数据传给服务端软件；服务端对数据进行处理后，调用操作系统，让操作系统调网卡，将要返回的数据通过网线再传回客户端。
1.3 server端要满足的条件
- 稳定的运行（网络、硬件、操作系统、服务端应用软件），对外一直提供服务
- 服务端必须绑定一个固定的地址
2. 互联网通信协议
2.1 定义
- 底层的物理连接介质，为通信铺好了道路；
- 本质上就是一系统的网络协议，互联网通信协议功能：定义计算机如何接入internet，以及接入internet的计算机通信标准
2.2 自定义协议
任何一种通信协议都必须包含两部分：
1、报头head：必须是固定长度 18个字节
2、数据data:
2.3 以太网协议(ethernt)
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
head data
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
head长度＋data长度＝最短64字节，最长1518字节，超过最大限制就分片发送
2.4 IP协议
- 定义：
规定网络地址的协议叫ip协议，它定义的地址称之为ip地址，广泛采用的v4版本即ipv4，它规定网络地址由32位2进制表示
范围0.0.0.0-255.255.255.255
一个ip地址通常写成四段十进制数，例：172.16.10.1
- IP地址组成
网络部分：标识子网
主机部分：标识主机
注意：单纯的ip地址段只是标识了ip地址的种类，从网络部分或主机部分都无法辨识一个ip所处的子网
- 子网掩码
(1)定义：
子网掩码，就是表示子网络特征的一个参数。它在形式上等同于IP地址，
也是一个32位二进制数字，它的网络部分全部为1，主机部分全部
为0。比如，IP地址172.16.10.1，如果已知网络部分是前24位，
主机部分是后8位，那么子网络掩码就是11111111.11111111.11111111.00000000，
写成十进制就是255.255.255.0
(2)判断任意两个IP是否在子网络
将两个IP地址与子网掩码分别进行AND运算(两个数位都为1，运算结果为1，否则为0)，
然后比较结果是否相同，如果是的话，就表明它们在同一个子网络中
，否则就不是。
- ip数据包
ip数据包也分为head和data部分，无须为ip包定义单独的栏位，直接放入以太网包的data部分
head：长度为20到60字节
data：最长为65,515字节。
而以太网数据包的”数据”部分，最长只有1500字节。因此，如果IP数据包超过了1500字节，它就需要分割成几个以太网数据包，分开发送了
2.5 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
- 工作方式：
(1)首先通过ip地址和子网掩码区分出自己所处的子网
(2)分析主机的IP与要访问的IP是否在同一网络，如果不是同一网络，目标IP通过arp获取的是网关的mac
(3)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
2.6 标识地址方式(mac,ip,port)
2.6.1 mac 网卡地址
- 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）
2.6.2 标识方式
- ip+mac就能标识全世界范围内独一无二的一台计算机
- ip+mac+port就能标识全世界范围内独一无二的一个基于网络通信的应用软件
- url地址：标识全世界范围内独一无二的一个资源
2.7 TCP/IP五层模型简介
2.7.1 物理层
- 由来：各计算机之间要实现连接，必须要组网，相关介质（光缆、电缆，无线电波等）
- 功能：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
2.7.2 数据链路层
- 由来：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：定义了电信号的分组方式(以太网协议，Mac地址，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(地址解析协议)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
2.7.3 网络层
- 由来：如果所有的通信都采用以太网的广播方式，那么一台机器发送的包全世界都会收到，局限性太大
- 解决方案：区分哪些计算机属于同一广播域，哪些不是，如果是就采用广播的方式发送，如果不是，就采用路由的方式（向不同广播域／子网分发数据包），mac地址是无法区分的，它只跟厂商有关
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 - 所需支持：IP协议，ARP地址解析协议，子网掩码
2.7.4 传输层
- 由来：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，然后大家使用的都是应用程序，你的电脑上可能同时开启qq，暴风影音，等多个应用程序，通过ip和mac找到了一台特定的主机，要想标识主机上的应用程序，必须要通过端口(应用程序与网卡关联的编号)
- 功能：建立端口间的通信(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。
- 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
2.7.5 应用层
- 由来：用户使用的都是应用程序，均工作于应用层，互联网是开发的，大家都可以开发自己的应用程序，数据多种多样，必须规定好数据的组织形式
- 功能：规定应用程序的数据格式。
3. TCP协议
3.1 建连接(三次握手)
- 交互流程：
（1）刚开始客户端处于发送请求的状态（SYN_SENT），服务端处于监听请求的状态（LISTEN）,客户端发送请求包SYN=1和序列号seq= x;
（2）服务端处于已收到请求的状态（SYN_RCVD）（如果经常出现这种状态可能输虚假请求）,返回确认包和序列号（ACK=x+1），
并发送请求包SYN 和序列号seq=y,此时客户端是链接成功的状态（ESTABLISHED）；
（3）客户端发送确认包和序列号（ACK=Y+1），服务端也是链接的状态
3.2 断连接(四次挥手)
(1)服务端要处理众多客户端的请求，在传完数据后服务端先发起断开连接；刚开始客户端处于等待关闭连接的状态(CLOSE_WAIT),服务端处于主动断开连接的状态（FIN_WAIT_1），并发起断开连接的请求和序列号；
(2)客户端返回确认包(ACK=x+3),服务端处于被动断开连接的状态(FIN_WAIT_2);
(3)客户端发送断开连接的请求包和序列号，客户端处于断开连接的状态，服务端处于处理客户端请求的状态(TIME_WAIT);
(4)服务端处理完毕后，返回确认包(ACK=y+2).
注：如果服务端经常出现（TIME_WAIT），表示有许多人在发送请求
3.3 TCP与UDP特征
- TCP：(1)可以接收任何请求，是个漏洞；
(2)可靠协议，服务端系统会在确认客户端收到数据后，再把自己的缓存数据清除；
(3)传输效率低； - UDP：(1)根据IP和端口传输数据，不用链接;
(2)不可靠协议，发出数据都不考虑接收对象是否收到，直接清除自己缓存的数据
(3)传输效率高;
