http,socket,進程通訊,網絡通訊(1)

        衆所周知,網絡通訊本質上就是進程間通訊,進程間通訊有如下常見的通訊方式:

        1,管道pipe:管道是一種半雙工的通訊方式,數據只能單向流動,並且只能在具備親緣關係的進程間使用,進程的親緣關係一般指父子進程關係.

        2,高級管道通訊:將另外一個程序當作一個新的進程在當前程序進程中啓動,則它算是當前程序的子進程

        3,命名管道FIFO:有命名管道也是半雙工的通訊方式,但它容許無親緣關係的進程間通訊

        4,消息隊列MessageQueue:消息隊列是由消息的鏈表,存放在內核中並由消息隊列標識.消息隊列克服了信號傳遞信息少,管道只能承載無格式字節流以及緩衝區大小受限制等缺點

        5,共享存儲ShardMemory:共享內存就是映射一段能被其餘進程所訪問的內存,這段共享內存由一個進程建立,但多個進程均可以訪問,共享內存是最快的IPC方式,它是針對其餘進程間通訊方式運行效率低而專門設計的.

        6,信號量Semaphore:信號量是一個計數器,能夠用來控制多個進程對共享資源的訪問,它一般做爲一種鎖機制,防止某進程正在訪問共享資源時,其餘進程也訪問該資源,所以,主要做爲進程間以及同一進程內不一樣線程之間的同步手段

        7,套接字socket:套接字是網絡間進程的惟一標識,用於不一樣機器間進程的通訊

        8,信號:信號是一種比較複雜的通訊方式,用於通知接收進程某個事件已經發生

 

        網絡間進程通訊

        端口號與進程號

        本地進程通訊的惟一標識是ProcessID,由系統內核分配並統一管理,當進程須要訪問網絡時,纔會有端口號,端口號分爲公認端口號,範圍從0-1023,這些端口號通常固定分配給一些服務(21FTP服務,25SMTP服務,80HTTP服務,135RPC服務)等.動態或私有端口號範圍從1024到65535,這些端口號不固定分配給某個服務,只要進程會系統提出訪問網絡申請,系統能夠從這些端口號中分配一個給該程序使用

        面試時可能會考的網絡端口號

        20,21--FTP相關

        22--安全服務(SSH)

        23--遠程登陸(TTS)

        25--電子郵件(SMTP)

        80--超文本服務器(HTTP)

        110--電子郵件(pop3)

        8080--www代理如tomcat

        3306--mysql

        4000--騰訊QQ客戶端

        

        

        互聯網分層:

        http://www.ruanyifeng.com/blog/2012/05/internet_protocol_suite_part_i.html

        OSI七層模型:

        1,物理層,2,數據鏈路層,3,網絡層,4傳輸層,5,會話層,6,表示層,7應用層

        五層模型:

        1,物理層,2,數據鏈路層,3,網絡層,4,傳輸層,5應用層(應用層+表示層+會話層)

七層模型和五層模型的區別在於擁有衆多協議組成的應用層,5層模型將應用層,表示層會話層看作爲應用層

 

        物理層,

        就是兩個電腦用網線鏈接組成局域網,局域網再組成因特網

        

        數據鏈路層,

        咱們用電線將兩個機器鏈接起來以後,要實現通訊,那就要規定一組高低電平(高低電壓)組合的含義,電線鏈接的高低電平在一段時間內是連續的,怎麼樣才能知道哪一個點到哪一個點的高低電平算一組數據呢,咱們約定給他一個特殊的標記.咱們將發送者,接收者,要發送的數據類型等通過二進制編碼得出一串二進制序列(01序列)加入到高低電平的傳輸中,之後在高低電平中遇到這串序列就知道他是一組消息的開頭(Head),隨後跟着的是所攜帶的數據(Data).這樣一個組合電信號叫作幀(Frame),模型以下

        以太網協議

        以太網協議規定:"標頭"的長度，固定爲18字節。"數據"的長度，最短爲46字節，最長爲1500字節。所以，整個"幀"最短爲64字節，最長爲1518字節。若是數據很長，就必須分割成多個幀進行發送。

        MAC地址,廣播,

        局域網裏電腦多了,數據是向全部電腦發送的(廣播),全部電腦都會接收到一樣的信號,我要怎麼知道,信號來自哪臺電腦呢.既然Head包含了發送者和接收者的信息,咱們就要給局域網中的每一臺電腦命名並且不能重複,這樣咱們才能知道是誰發給個人,以太網規定連入網絡的全部設備都必須有網卡接口,並且世界上的每個網卡出廠時都有一個世界獨一無二的MAC地址,長度爲48個二進制位,一般用12個16進制數表示

這樣能夠用獨一無二的網卡來區別局域網中的電腦.所以咱們能夠將MAC地址做爲發送者和接收者標識.這樣全部電腦接收到信號時,本身解析這串信號的的MAC序列是否是本身,若是是本身則進一步解析編碼成信息,若是不是發給本身則丟棄,這樣就實現了電腦間的通訊

        

        網絡層:

        理論上,依靠MAC地址,咱們就能夠用深圳的一臺電腦,給硅谷的一臺電腦發送信息.可是咱們前面說過,這種發送方式是廣播的方式,若是這樣作,那麼全世界的電腦都會收到來自全世界的信息,那是不現實的.因特網是由若干個子網絡組成的.

        所以必須找到一種方法可以區分哪些MAC地址屬於同一個子網絡，哪些不是。若是是同一個子網絡，就採用廣播方式發送，不然就採用"路由"方式發送。（"路由"的意思，就是指如何向不一樣的子網絡分發數據包，這是一個很大的主題，本文不涉及。）遺憾的是，MAC地址自己沒法作到這一點。它只與廠商有關，與所處網絡無關。那麼肯定計算機所在的子網絡就要從新引進一套新的地址,俗稱網絡地址,簡稱網址.子網絡層面的東西叫作網絡層

        IP協議

        規定網絡地址的協議叫作IP協議,普遍採用的第四版叫IPv4,中間那層是十進制寫法,下面那層是二進制寫法,能夠計算出他們的範圍胡是0.0.0.0一直到255.255.255.255

 

        一套新地址,給互聯網上的每一臺電腦都會分配一個IP地址,這個地址分爲兩部分,前一部分表明網絡,後一部分表明主機,若是前面網絡部分都相同說明兩臺計算機在同一個子網絡.要怎麼判斷兩臺計算機在同一個子網絡呢,由於,不一樣的子網絡網絡部分的位數不同,經過子網掩碼與IP地址相與計算能夠識別,子網掩碼是區分子網絡的一個參數,例如

        IP地址172.16.254.1，若是已知網絡部分是前24位，主機部分是後8位，那麼子網絡掩碼就是11111111.11111111.11111111.00000000，若是是同一個子網絡相與以後根子網掩碼的網絡部分全爲1一致,寫成十進制就是255.255.255.0

 

 

 

辦公室裏最多見的網絡問題固然就是,網絡地址衝突,網絡地址被佔用,若是你不能自動獲取IP地址,或者局域網IP分配不夠用被其餘電腦佔用,那麼你就要手動設置IP地址了,一個局域網通常網絡部分是前面24位,所以只要改主機部分,就能夠鏈接上網了,子網掩碼天然是,255.255.255.0

 

        IP數據包,

        以前的包含接受者,發送者,數據類型的Head不變,在data部分添加一個表明IP地址信息的Head即造成了IP數據包,固然若是data數據很大則要分割成多個數據包發送

       

        ARP協議,

        如上圖IP數據包,IP數據包會經過網絡層和局域網,這兩層網絡,所以必須同時知道兩個地址,一個是對方的IP地址,另外一個是對方的MAC地址,一般狀況下

        IP地址經過中間DNS解析網址(www.google.com)能夠知道對方的IP地址,可是沒法知道MAC地址,,因此須要一種機制可以從IP地址獲得MAC地址

        這裏又能夠分紅兩種狀況。

        第一種狀況，若是兩臺主機不在同一個子網絡，那麼事實上沒有辦法獲得對方的MAC地址，只能把數據包傳送到兩個子網絡鏈接處的"網關"（gateway），讓網關去處理。

        第二種狀況，若是兩臺主機在同一個子網絡，那麼咱們能夠用ARP協議，獲得對方的MAC地址。ARP協議也是發出一個數據包（包含在以太網數據包中），其中包含它所要查詢主機的IP地址，在對方的MAC地址這一欄，填的是FF:FF:FF:FF:FF:FF，表示這是一個"廣播"地址。它所在子網絡的每一臺主機，都會收到這個數據包，從中取出IP地址，與自身的IP地址進行比較。若是二者相同，都作出回覆，向對方報告本身的MAC地址，不然就丟棄這個包。

        總之，有了ARP協議以後，咱們就能夠獲得同一個子網絡內的主機MAC地址，能夠把數據包發送到任意一臺主機之上了。

 

        傳輸層

        一臺計算機的軟件(QQ編輯文字)從深圳發出信息到硅谷,通過如干個局域網,最終來到硅谷一臺電腦上,這臺電腦接收到能夠接受到信息,可是必然是用一種軟件來接受,那麼咱們要知道究竟是哪一個軟件來接受這個數據(QQ消息),那麼這個標識進程的參數.電腦上運行着這麼多軟件(進程),前面咱們提到過,進程有一個惟一標識符叫PID,可是若是要鏈接網絡,則會想系統申請端口號(port),前面咱們講過0-1023被約定俗成的服務或者應用所佔用,那麼普通的程序只能從私有端口中分配端口號;

        傳輸層的功能就是創建端口到端口的通訊,相比之下,網絡層的功能是創建主機到主機的通訊,只要肯定主機和端口號,咱們就能實現程序之間的交流(QQ聊天),主機+端口叫作套接字(socket)

        udp協議,

        如今咱們要在原來的ip數據包總加入端口信息,所以數據包變成以下

        MAC+IP+Port的三個Head組成的數據包頭加上data數據就變成了一個UDP數據包

        

        TCP協議

        UDP協議的優勢是比較簡單，容易實現，可是缺點是可靠性較差，一旦數據包發出，沒法知道對方是否收到.爲了解決這個問題，提升網絡可靠性，TCP協議就誕生了。這個協議很是複雜，但能夠近似認爲，它就是有確認機制的UDP協議，每發出一個數據包都要求確認。若是有一個數據包遺失，就收不到確認，發出方就知道有必要重發這個數據包了。所以，TCP協議可以確保數據不會遺失。它的缺點是過程複雜、實現困難、消耗較多的資源。TCP數據包和UDP數據包同樣，都是內嵌在IP數據包的"數據"部分。TCP數據包沒有長度限制，理論上能夠無限長，可是爲了保證網絡的效率，一般TCP數據包的長度不會超過IP數據包的長度，以確保單個TCP數據包沒必要再分割。

 

 

 

        應用層

        應用程序收到"傳輸層"的數據，接下來就要進行解讀。因爲互聯網是開放架構，數據來源五花八門，必須事先規定好格式，不然根本沒法解讀。"應用層"的做用，就是規定應用程序的數據格式。

        舉例來講，TCP協議能夠爲各類各樣的程序傳遞數據，好比Email、WWW、FTP等等。那麼，必須有不一樣協議規定電子郵件、網頁、FTP數據的格式，這些應用程序協議就構成了"應用層",應用層的協議最普遍的就是,Http協議,SMTP,DNS,FTP,Telnet,SNMP。

        這是最高的一層，直接面對用戶。它的數據就放在TCP數據包的"數據"部分。所以，如今的以太網的數據包就變成下面這樣。

 

 

下篇將會着重講述應用層幾個協議,下篇名詞,http,長鏈接,短鏈接,DNS,

將會解釋,瀏覽器從輸入網址到響應的過程

 https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4NTEzMjc5Mw==&mid=2650554715&idx=1&sn=6f5fdf99f33633c9cc4f97904d1209f6&chksm=f3f833cdc48fbadb5921a3c08451fcf5091dc57182c9d1555eebe6890ea8543f498eb9df683e#rd