网络协议
网络协议
网络协议为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。
网络层架构
针对五层架构分析如下：
image.png
实体层：
负责物理设备连接的物理技术，规定了网络数据0，1传输的电信号。
链接层：
在实体层基础上规定了0，1分组方式。一组0，1组成一个数据包称为帧，包含标头和数据两部分。
标头：数据包的说明，包含发送者、接收者、数据类型等
数据：数据传输的内容
标头中的发送者和接收者的信息是使用MAC地址的方式进行标识，网卡地址就是发送者和接收者的MAC地址。有了网卡地址就可以定位数据传输路径。
网卡之间数据的传输方式是通过ARP协议进行的，通过广播的方式把数据包发送给接收者。在网路中的数据包通过解析标头MAC地址与自身MAC地址比较，一致的则为需要为需要接收的数据。
网络层：
为了解决多个子网络之间数据传输的问题，区分不同计算机是否属于同一个子网络。规定网络地址的协议，叫做IP协议。
区分不同IP是否属于同一个子网络，引入了子网掩码。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。
传输层：
为了区分不同应用程序进程的数据包，引入了端口参数。一个端口就标识一个使用网卡程序的序号。每个数据包都发到主机的特定端口，所以不同的程序就能取到自己所需要的数据。
传输层是建立了端口到端口的通信，网络层是建立了主机到主机的通信。在传输层常用的协议有TCP UDP协议，其中UDP协议只是在原网络层协议上添加了端口标头，它不保证数据的准确接收，可靠性较差。TCP协议是能够保证保数据不会遗失，TCP发送的数据包需要进行确认回复。
应用层：
应用层就是规定程序的数据格式，TCP协议可以传输任意格式的数据。就是对网络传输的数据部分进行格式的解析规定。
TCP/IP
UDP：
- 不提供复杂的控制机制，利用IP协议提供面向无连接的通信服务
- 无法提供数据包丢失重发，也不进行网络阻塞后的流量控制
- 不保证数据包的顺序发送，无法提供乱序纠错功能
- 在视频、消息通讯、多媒体等特定场景下使用
TCP:
- 面向连接的可靠通信服务，消息的发送需要进行确认
- 根据 TCP 的这些机制，在 IP 这种无连接的网络上也能够实现高可靠性的通信（ 主要通过检验和、序列号、确认应答、重发控制、连接管理以及窗口控制等机制实现）。
三次握手
TCP是面向连接的通信协议，也就是在消息通信之前需要做好端到端的准备工作。建立一个 TCP 连接时需要客户端与服务端发送三个包以确认连接建立。
image.png
- 第一次握手：客户端发送SYN确认码，将标识位SYN设置成1，随机产生一个值seq=J。将该包发送给服务端，客户端进入SYN_SENT状态 等待服务端响应
- 第二次握手：服务端收到客户端发送的SYN确认码，将SYN和ACK都设置为1，ack=J+1，并随机产生一个值seq=K。并将该包发送给客户端以确认建立连接，服务端进入SYN_RCVD状态。
- 第三次握手：客户端收到服务端的确认状态码，检查ack是否为J+1，如果是择将ACK设置为1，ack=K+1。将该数据包发送给服务端。服务端将检测ack是否为K+1，如果正确则建立连接成功，客户端和服务端进入ESTABLISHED状态，可以进行数据传输。
四次挥手
TCP连接是全双工的，可以由客户端或服务端任一方执行断开TCP连接。原则上由一方发送完数据后，发送FIN码确认该方向无数据传输。当另外一方也发送 FIN码 则TCP连接断开。
image.png
- 第一次挥手：客户端发送FIN=M ，用来关闭客户端到服务端的数据传输服务。客户端进入FIN_WAIT_1状态，标示客户端没有数据发送给服务端了
- 第二次挥手：服务端收到客户端的FIN断开码时，会发送ack=M+1 确认收到断开请求。通知客户端已经收到关闭确认请求，但服务端还没发送完数据。服务端进入CLOSE_WAIT状态，客户端进入FIN_WAIT_2状态，等待服务端发送FIN码。
- 第三次挥手：服务端发送FIN=N断开状态码，标示服务端没有数据发送给客户端了，准备好关闭连接了。服务端进入LAST_ACK状态
- 第四次挥手：客户端收到服务端FIN=N断开码后，确认服务端连接断开请求。发送ACK=1，ack=N+1 确认码后进入TIME_WAIT状态，等待确认服务端连接断开。客户端等待了2MSL后依然没有收到回复，则证明服务器端已正常关闭，然后关闭客户端连接。
HTTP
HTTP协议是建立在应用层的超文本传输协议，是用于从WWW服务器传输超文本到本地浏览器的传输协议。
HTTP 工作过程
HTTP存在两个角色，客户端和服务器。基于请求和响应的一次完整的通信过程。
- 建立TCP连接：在HTTP协议工作之前先要通过TCP协议建立客户端与服务器的连接。
- 客户端发送请求：建立完TCP连接后，客户端可以向服务器发送请求命令，例如：
GET/sample/hello.jsp HTTP/1.1 - 客户端发送请求头：客户端发送其请求命令之后，还要以头信息的形式向服务器发送一些别的信息
- 服务端响应：服务端会响应客户端的请求命令，例如
HTTP/1.1 200 OK响应的协议号和响应状态码 - 服务器返回响应头：服务端会返回想用客户端报文的数据文档
- 服务器向客户端发送数据：以 Content-Type 响应头信息所描述的格式发送用户所请求的实际数据
- 服务器关闭 TCP 连接：一般情况下，服务端发送完响应数据后，就会关闭TCP连接。但如果在请求头或响应头中设置
Connection:keep-alive时，TCP 连接在发送后将仍然保持打开状态，客户端可以继续通过相同的连接发送请求
