計算機網絡和HTTP協議——基礎知識

以前面試 http 方面死的很慘，我要痛定思痛補(chong)充(xue)一下 http 知識。

第1章 瞭解 Web 及網絡基礎

1、五層模型

每一層都是爲了完成一種功能，越下面的層，越靠近硬件；越上面的層，越靠近用戶。爲了實現這些功能，就須要你們都遵照共同的規則。你們都遵照的規則，就叫作"協議"（protocol）。

互聯網的每一層，都定義了不少協議。這些協議的總稱，就叫作"互聯網協議"（Internet Protocol Suite）。

（一）實體層（物理層）

物理層規定：爲傳輸數據所須要的物理鏈路建立、維持、拆除，而提供具備機械的，電子的，功能的和規範的特性。簡單的說，物理層確保原始的數據可在各類物理媒體上傳輸。

（二）連接層（數據鏈路層）

數據鏈路層在物理層提供的服務的基礎上向網絡層提供服務，最基本的服務是將源自網絡層來的數據可靠地傳輸到相鄰節點的目標機網絡層。

• 如何將數據組合成數據塊，在數據鏈路層中稱這種數據塊爲幀（frame），幀是數據鏈路層的傳送單位
• 如何控制幀在物理信道上的傳輸，包括如何處理傳輸差錯，如何調節發送速率以使與接收方相匹配
• 以及在兩個網絡實體之間提供數據鏈路通路的創建、維持和釋放的管理。

1. 以太網協議

   以太網規定，一組電信號構成一個數據包，叫作"幀"（Frame）。每一幀分紅兩個部分：標頭（Head）和數據（Data）。

   以太網採用廣播方式發送數據包，全部成員人手一"包"，不只效率低，並且侷限在發送者所在的子網絡。也就是說，若是兩臺計算機不在同一個子網絡，廣播是傳不過去的。

2. MAC地址

   以太網規定，連入網絡的全部設備，都必須具備"網卡"接口。數據包必須是從一塊網卡，傳送到另外一塊網卡。網卡的地址，就是數據包的發送地址和接收地址，這叫作MAC地址。

3. 廣播

   1號計算機向2號計算機發送一個數據包，同一個子網絡的3號、4號、5號計算機都會收到這個包。它們讀取這個包的"標頭"，找到接收方的MAC地址，而後與自身的MAC地址相比較，若是二者相同，就接受這個包，作進一步處理，不然就丟棄這個包。這種發送方式就叫作"廣播"（broadcasting）。

（三）網絡層

網絡層在數據鏈路層提供的兩個相鄰端點之間的數據幀的傳送功能上，進一步管理網絡中的數據通訊，將數據設法從源端通過若干個中間節點傳送到目的端，從而向運輸層提供最基本的端到端的數據傳送服務。

網絡層引進一套新的地址，使得咱們可以區分不一樣的計算機是否屬於同一個子網絡。這套地址就叫作"網絡地址"，簡稱"網址"。

"網絡層"出現之後，每臺計算機有了兩種地址，一種是MAC地址，另外一種是網絡地址。兩種地址之間沒有任何聯繫，MAC地址是綁定在網卡上的，網絡地址則是管理員分配的，它們只是隨機組合在一塊兒。

網絡地址幫助咱們肯定計算機所在的子網絡，MAC地址則將數據包送到該子網絡中的目標網卡。所以，從邏輯上能夠推斷，一定是先處理網絡地址，而後再處理MAC地址。

1. IP協議

   IP協議的做用主要有兩個，一個是爲每一臺計算機分配IP地址，另外一個是肯定哪些地址在同一個子網絡。目前，普遍採用的是IP協議第四版，簡稱IPv4。

   網絡地址由32個二進制位組成。互聯網上的每一臺計算機，都會分配到一個IP地址。這個地址分紅兩個部分，前一部分表明網絡，後一部分表明主機。習慣上，咱們用分紅四段的十進制數表示IP地址，從0.0.0.0一直到255.255.255.255。

   子網掩碼就是表示子網絡特徵的一個參數。它在形式上等同於IP地址，也是一個32位二進制數字，它的網絡部分所有爲1，主機部分所有爲0。好比，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，寫成十進制就是255.255.255.0。知道"子網掩碼"，咱們就能判斷，任意兩個IP地址是否處在同一個子網絡。

   將兩個IP地址與子網掩碼分別進行AND運算（兩個數位都爲1，運算結果爲1，不然爲0），而後比較結果是否相同，若是是的話，就代表它們在同一個子網絡中，不然就不是。好比，已知IP地址172.16.254.1和172.16.254.233的子網掩碼都是255.255.255.0，請問它們是否在同一個子網絡？二者與子網掩碼分別進行AND運算，結果都是172.16.254.0，所以它們在同一個子網絡。

2. IP數據包

   根據IP協議發送的數據，就叫作IP數據包。

3. ARP協議

   由於IP數據包是放在以太網數據包裏發送的，因此咱們必須同時知道兩個地址，一個是對方的MAC地址，另外一個是對方的IP地址。一般狀況下，對方的IP地址是已知的（後文會解釋），可是咱們不知道它的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。

（四）傳輸層

傳輸層是整個網絡體系結構中的關鍵層次之一，主要負責向兩個主機中進程之間的通訊提供服務。

有了MAC地址和IP地址，咱們已經能夠在互聯網上任意兩臺主機上創建通訊。咱們還須要一個參數，表示這個數據包到底供哪一個程序（進程）使用。這個參數就叫作"端口"（port），它實際上是每個使用網卡的程序的編號。

"端口"是0到65535之間的一個整數，正好16個二進制位。0到1023的端口被系統佔用，用戶只能選用大於1023的端口。不論是瀏覽網頁仍是在線聊天，應用程序會隨機選用一個端口，而後與服務器的相應端口聯繫。

"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，咱們就能實現程序之間的交流。所以，Unix系統就把主機+端口，叫作"套接字"（socket）。有了它，就能夠進行網絡應用程序開發了。

1. UDP協議

   最簡單的實現叫作UDP協議，它的格式幾乎就是在數據前面，加上端口號。UDP數據包，也是由"標頭"和"數據"兩部分組成。"標頭"部分主要定義了發出端口和接收端口，"數據"部分就是具體的內容。而後，把整個UDP數據包放入IP數據包的"數據"部分。

   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。

2. TCP協議

   TPC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。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。

（五）應用層

應用層直接和應用程序接口並提供常見的網絡應用服務。

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"。

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。

（六）一個實例：訪問網頁

www.ruanyifeng.com/blog/2012/0…

改天再好好寫一遍太jier無聊了啊啊啊啊！！！！！！！！！！！！

參考資料：

1. 互聯網協議入門-阮一峯：www.ruanyifeng.com/blog/2012/0…