8、计算机网络协议

一、概述

计算机网络协议是有关计算机网络通信的一整套规则，或者说是为完成计算机网络通信而制定的规则、约定和标准。

二、组成

• 语法
  通信数据和控制信息的结构和格式
• 语义
  对具体事件发出什么控制消息，完成什么动作以及做出什么样的应答
• 时序
  对事件实现顺序的详细说明

三、TCP/IP各层以及常用协议介绍

应用层

1、http协议
超文本传输协议，定义了万维网客户端程序（应用程序）怎么向万维网请求万维网文档，以及服务器如何把万维网文档传输给应用程序

• http协议是明文传输，不安全
• 默认端口是80
• 特点
  1.支持客户端/服务器模式（应答模式）
  2.无连接
  每次连接只处理一次请求，服务器在处理完客户端发送的请求并收到服务端的应答之后，就断开连接。采用这种方式可以节省传输资源
  3.无状态
  http协议对于事务处理没有记忆能力
  4.简单快速
  用户在向服务器请求服务时，只需要传送请求方法和路径。由于http协议简单，使得http服务器的程序规模小，因而通信速度快
• 工作过程
  1.分析请求链接中的url
  2.首先在本机进行DNS解析：查看本地的host文件，查看是否有该域名和对应的IP地址，如果找到，则到步骤4
  3.如果步骤2没有找到，则继续向最近的DNS域名解析服务器请求解析该域名的IP地址，如果没有，则再发送请求到上一级的DNS域名解析服务器进行解析（本地DNS=>权威DNS=>顶级DNS=>13组根DNS）
  4.步骤2、步骤3解析得到请求连接中的域名对应的IP地址
  5.用户地址向这个IP地址的服务器发出请求、建立连接、得到响应回来的资源、释放连接【TCP的三次握手四次挥手】
  总结：发送请求 => DNS域名解析，把域名解析成IP地址 => TCP协议三次握手建立连接拿到资源，四次挥手释放连接
• 幂等性
  HTTP 幂等方法，是指无论调用多少次都不会有不同结果的 HTTP 方法。不管你调用一次，还是调用一百次，一千次，结果都是相同的。
• 常用请求方式
  1.get
  传送的参数在消息头中，跟在url后面，可以在浏览器地址栏看得到，不安全，一般用于资源请求；
  由于参数跟在url后面，并且不同浏览器对url的长度有限制，所以get所带的参数的长度是有限制的，具体限制视浏览器而定（IE是2083个字节，可能版本更新会支持更长）；
  是幂等性方法，用于获取资源，不管调用多少次接口，结果都不会改变
  2.post
  传送的参数在消息体，在浏览器地址栏看不到，需要抓包才能看到，比较安全；一般用于表单提交；
  传送的参数大小无限制，速度比url慢；
  是非幂等方法，所以用来表示新增操作，但是有时候如果url够长，也会用post方法来进行
  post请求有时候会触发先发送options方法，比如说跨域时，options请求会先进行CORS预检请求。具体可通过请求header看出是否会触发options请求，具体可百度。
  3.options
  它是一种探测性的请求，通过这个方法，客户端可以在采取具体资源请求之前，决定对该资源采取何种必要措施，或者了解服务器的性能。

来源：http://www.mamicode.com/info-detail-1196517.html)

• 了解更多http协议信息

2、https协议
安全超文本传输协议，由http+ssl/tls组成。ssl协议是安全套接字层，在http协议的基础上通过SSL/TLS提供加密处理数据、验证对方身份以及数据完整性保护。
SSL(Secure Sockets Layer 安全套接层),及其继任者传输层安全（Transport Layer Security，TLS）是为网络通信提供安全及数据完整性的一种安全协议。TLS与SSL在传输层对网络连接进行加密。
其工作效率是http的十分之一，所以看情况来使用

• 默认端口是443

3、ftp协议
文本传输协议

• 默认端口是20、21

4、smtp协议
简单邮件传输协议，一般发邮件都是这个协议

• 默认端口是25

5、dns协议
域名解析协议，在传输层提供支持的是UDP协议。

• 默认端口是53

• 例如，你要访问“www.apple.com”，就要进行下面的三次查询：

  • 访问根域名服务器，它会告诉你“com”顶级域名服务器的地址；
  • 访问“com”顶级域名服务器，它再告诉你“apple.com”域名服务器的地址；
  • 最后访问“apple.com”域名服务器，就得到了“www.apple.com”的地址。

6、ssh协议
ssh是建立在应用层和传输层基础上的安全协议；
可靠的，专为远程登录会话和其它网络服务提供安全性的协议。利用它可以有效防止远程管理过程中的信息泄漏问题

• 默认端口是22

7、DHCP协议
动态主机配置协议，用于分配IP地址

• IP地址和MAC地址区别
  网卡在出厂时拥有唯一的MAC地址
  IP地址是动态分配的，因为之前使用IPV4，IP地址有限，现在启用了IPV6

2、传输层

1、tcp协议
2、udp协议
相关内容较多，下一章写

3、网络层

1、ip协议
ip协议是为了计算机网络互相连接进行通信而设计的协议，是TCP/IP协议簇中最为核心的协议。所有类型的数据都以IP数据报格式进行传输的

• ip协议提供不可靠、无连接的数据报传输
• ip地址是动态的：当计算机进行联网的时候，首先会发送请求给最近的IP授权服务器，查找上一次该台计算机所使用的IP地址是否被占用了，如果被占用了，则重新分配一个新的空闲IP地址（现在IPV6开始使用了）
• 协议号是4

2、icmp协议
网络控制报文协议，一种特殊的网络层协议。可以在应用层直接使用，跳过传输层（windows系统可以在小黑板使用对应命令）

• ping命令
  格式：ping 域名/IP，更多参数百度
  作用：给指定目标发送4个icmp包，确定该目标的存在和连通性；通常用于检测当前计算机的网络或目标计算机的网络是否正常
• tracert命令
  格式：tracert域名/IP，更多参数百度
  作用：用来查看从当前计算机到达目标IP的计算机，需要经过多少个节点（路由器）

3、 igmp协议
英特网组管理协议，其它没了解

4、链路层

1、ARP协议
地址解析协议

• 作用
  把IP地址解析成MAC地址（以太网中，需要知道目标机器的MAC地址才能建立通信）
• 原理
  1.主机A => 查找自己的ARP缓存是否有目标IP的ARP =>找到就直接和主机B建立连接；
  2.主机A =>查找自己的ARP缓存是否有目标IP的ARP =>找不到，就发送ARP请求=>主机B接收到=>把主机A的IP和ARP记录（ARP项）下来，并响应ARP答复给主机A=>主机A收到响应=>记录主机B的ARP项。
• 命令arp -a
  查看本机的ARP缓存中的IP地址和MAC地址的列表

2、RARP协议
反向地址转换协议，和arp协议相反，可以将mac地址转换成ip地址

四、端口

1、概念

网络技术中，端口有两种意思

• 物理意义上的端口，比如：交换机、路由器等用于连接其它网络设备的接口
• 逻辑意义上的端口，一般指的是TCP/IP协议中的端口，端口号从0-655355，一共2^16个

2、端口分类

• 公认端口
  从0-1023；紧密绑定于一些服务。通常这些端口的通讯明确表名了某种服务的协议
• 注册端口
  1024-49151；松散地绑定于一些服务。也就是说有许多服务绑定于这些端口
• 动态和私有端口
  49152-65525，机器通常从1024开始分配动态端口

3、常用端口

• 80
  服务：http协议
  分配给web服务器，用于网页浏览

• 443
  协议：https协议
  提供加密和安全传输的另一种http，用于网页浏览

• 8080
  访问某个开启了8080端口的网站时，需要在域名/ip后面加上:8080，用于网页浏览

• 20、21
  服务：ftp协议
  用于文件上传和下载

• 22
  服务：SSH协议
  SSH协议是目前较可靠，专为远程登录会话和其他网络服务提供安全性的协议

• 23
  服务：Telnet协议
  Telnet协议是TCP/IP协议族中的一员，是Internet远程登录服务的标准协议和主要方式
  对应的命令是telnet，也可用于查看目标IP端口是否开启：telnet IP地址 端口

• 25
  服务：SMTP协议
  邮件传输协议

五、一些概念

1、访问网站的本质

本质上来说，访问任何一个网站，都是通过目标服务器的IP和端口号的组合来实现访问的；比如：http://www.xxx.com:xx

• 步骤
  1、用户在浏览器输入：www.baidu.com
  2、程序处理：http://www.baidu.com/
  3、经过DNS解析，域名解析成IP，实际访问：http://180.97.33.108:80
  DNS解析过程：浏览器缓存->操作系统缓存->hosts文件->dns

2、长连接和短连接

• 短连接
  199X年时所使用的技术，发送一次请求，获取整个请求目标（网页）的一部分资源，发送多次请求后，获取到全部资源。
  比如说：第一次请求，获取到html资源，然后该网页还有CSS，JS等资源，所以继续发送请求来获取这些，直到全部获取完毕。【每一次发送的请求都是短连接，运用的是TCP协议；后来的网站过于复杂，所以弃用，因为TCP协议的连接和释放要经过三次握手和四次挥手，不适合这样频繁地发送请求】
• 长连接
  现在使用的技术（Keep-Live信息段）；客户端发送请求后，先把html文件获取到，但如果还有CSS，JS等资源，则不断开连接，继续获取，直到获取完毕后，才断开连接【TCP协议】
  比如说websocket协议也是长连接协议；

3、域名的好处

IP地址比较难记，域名便于记忆