網絡協議 1 - 概述

時間 2019-11-07

標籤網絡協議概述简体版

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互聯網世界中，網絡協議的重要性不言而喻。不少人都知道，網絡協議中的五層模型或者七層模型，這些在操做系統中，那都是「必考題」。上學的時候，不管是死記硬背，仍是各類小抄，總得把下面這個圖記下來。踏入工做，走進 web 開發「不歸路」，發現仍是不能落下它。
html

協議三要素

語法，就是一段內容要符合必定的規則和格式。例如，括號要成對，結束要使用分號等。
語義，就是這段內容要表明某種意義。例如，數字相減是有意義的，而數字減去文本通常來講就沒有意義。
順序，就是規定先幹什麼，後幹什麼。就像咱們常作的，先加某個數值，再減去某個數值等。

HTTP 協議：web

HTTP/1.1 200 OK
Date: Thu, 25 Oct 2018 01:56:12 GMT
Content-Type: 
Content-Language:

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<base href="http://blog.muzixizao.com/" />
<meta charset="utf-8"/> <title>木子與西早的博客屋 </title>

咱們來看看上面的 HTTP 協議是否符合協議的三要素。面試

首先，符合語法，也就是說，只有按照上面那個格式來，瀏覽器才能解析。例如，上面是狀態，而後是首部，最後是內容。編程

其次，符合語義，就是要按照約定的意思來。例如，狀態 200，表示網頁成功返回。若是不成功，就是常見的 404。瀏覽器

最後，符合順序，點擊瀏覽器，就是發送一個 HTTP 請求，而後纔有上面那串返回的東西。服務器

瀏覽器顯然按照協議商定好的作了，才能將網頁呈如今你面前。網絡

經常使用的網絡協議

咱們面試的時候常常會被問到這樣一個問題：socket

在瀏覽器輸入一個地址，而後點擊回車，此時到頁面加載出來，這個過程發生了什麼？

咱們就用打開博客的過程，看看互聯網世界運行過程當中，都使用了哪些網絡協議。網站

當在瀏覽器裏輸入「http://blog.muzixizao.com」，這是一個 URL，而瀏覽器知道它的名字是 blog.muzixizao.com，可是不知道具體的地點，因此瀏覽器不知道如何訪問。加密

因而，它打開地址簿去查找。在這個過程當中，咱們通常使用地址簿協議-DNS，還可使用另外一種更加精準的地址簿查找協議-HTTPDNS。

不管使用哪種方法查找，最終均可以獲得這個地址：47.106.81.116。這個是 IP 地址，能夠把它當作是互聯網世界的「門牌號」。

知道了目標地址，瀏覽器就開始打包它的請求。對於普通的 HTTP 請求，通常會使用 HTTP 協議，可是若是對於購物的請求，每每會進行加密傳輸，於是會使用 HTTPS 協議。不管是什麼協議，裏面都會寫明「我要看哪篇博文」。

DNS、HTTP、HTTPS 所在的層咱們成爲應用層。通過應用層封裝後，瀏覽器會將應用層的包交給下一層去完成，經過 socket 編程來實現。下一層是傳輸層。傳輸層有兩種協議，一種是無鏈接的協議 UDP，一種是面向鏈接的協議 TCP。而所謂的面向鏈接就是，TCP 會保證這個包可以到達目的地，若是不能到達，就會從新發送，直至到達。

TCP 協議裏面會有兩個端口。一個是瀏覽器監聽的端口，一個是博客服務器監聽的端口。操做系統每每經過端口來判斷，它獲得的包應該給哪一個進程。

傳輸層封裝完畢後，瀏覽器會將包交給操做系統的網絡層。網絡層的協議是 IP 協議。在 IP 協議裏面會有源 IP 地址和目標 IP 地址，也就是瀏覽器所在機器的 IP 地址和博客網站所在服務器的 IP 地址。

操做系統既然知道了目標 IP 地址，下一步就是根據這個 IP 找到目標機器。它首先會判斷，這個目標 IP 是本地人仍是外地人。從 IP 很明顯就能看出來，博客服務器不在本地。

操做系統知道了，要到目標機器，就要要離開本地去遠方。那如何去遠方呢？這個時候就能夠拿出國旅遊做類比。咱們要去國外，就要通過海關。一樣的，操做系統要去遠方，也要通過網關。而操做系統啓動的時候，就會被 DHCP 協議配置 IP 地址，以及默認的網關 IP 地址：192.168.1.1。

操做系統如何將 IP 地址發給網關呢？在本地通訊基本靠吼，因而操做系統大吼一聲，誰是 192.168.1.1 ？網關會回答它，我就是，個人本地地址在村東頭。這個本地地址就是 MAC 地址，而大吼的那一聲就是 ARP 協議。

操做系統拿到了 MAC 地址，就將 IP 包交給了下一層：MAC 層。網卡再將這個包含 MAC 地址的包發出去。因爲這個包裏面有網關的 MAC 地址，於是它可以到達網關。

網關收到包以後，會根據本身的知識，判斷下一步應該怎麼走。網關每每是一個路由器，到某個 IP 地址應該怎麼走，這個叫作路由表。

路由器有點像玄奘西行路過的一個個國家的城關。每一個城關鏈接着兩個國家，每一個國家至關於一個局域網，在每一個國家內部，均可以使用本地的地址 MAC 進行通訊。

一旦跨越城關，就須要拿出 IP 頭來，裏面寫着貧僧來自東土大唐（源 IP 地址），想去西天（目標 IP 地址）拜佛求經。路過此地，借宿一晚，明日啓行。請問接下來該怎麼走？

城關每每是知道這些「知識」的，由於城關和臨近的城關也會常常溝通。到哪裏應該怎麼走，這種溝通的協議稱爲路由協議，經常使用的有 OSPF 和 BGP。

城關與城關之間是一個國家，當網絡包知道了下一步去哪一個城關，仍是要使用國家內部的 MAC 地址，經過下一個城關的 MAC 地址，找到下一個城關，而後再問下一步的路怎麼走，一直到走出最後一個城關。

最後一個城關知道這個網絡包要去的地方，因而，就對着這個國家吼一聲（ARP協議），誰是目標 IP ？目標服務器就會回覆一個 MAC 地址。網絡包過關後，經過這個 MAC 地址就能找到目標服務器。

目標服務器發現 MAC 地址對上了，取下 MAC 頭來，而後發送給操做系統的網絡層。網絡層發現 IP 也對上了，就取下 IP 頭。 IP 頭裏會寫上一層封裝的是 TCP 協議，而後將其交給傳輸層，即 TCP 層。

在這一層裏，對於收到的每一個包，都會有一個回覆的包說明收到了。這個回覆的包不是此次請求的結果，而僅僅是 TCP 層的一個收到回覆。這個回覆會沿着剛纔來的方向走回去，報個平安。

若是過一段時間，發送端的 TCP 層沒有收到平安回覆，就會從新發送這個包，重複上面的過程，直到收到平安到達的回覆爲止。這個重試不是瀏覽器從新進行請求，對於瀏覽器而言，只發送一次請求，而 TCP 層在沒有收到平安回覆時，不斷悶頭重試。除非 TCP 層出了問題，好比鏈接斷了，才須要瀏覽器的應用層從新發送請求。

當網絡包平安到達 TCP 層後，TCP 頭中有目標端口號，經過這個端口號，能夠找到博客網站的進程正在監聽這個端口號，假設是 Nginx，因而就將這個包發給 Nginx，進行相關業務處理。處理完成後，將相關數據打包，而後回覆給瀏覽器，顯示出博文頁。

下圖就是整個HTTP 請求中可能用到的協議。後續會經過從底層到上層的順序來一一分享。