最近一段时间，看了一下极客时间的《趣谈网络协议》，简单整理一下。网络，虽然是计算机行业的基础知识，但是更多的像文科内容，这么多年了，还是那些内容，同样也需要记忆。那本文就通过几个经典案例，梳理一下网络的核心知识。

1 浏览器中输入网址，敲击回车，到底发生了什么？

1.1 分层

因为后续所有的分析都要基于网络分层这个概念，所以我们先简单讲一下网络分层。
网络分为4层（OSI的7层只是理论指导，我们在此不分析）。

• 传输链路层： MAC
• 网络层： IP
• 传输层： TCP/UDP
• 应用层： HTTP 等

但是没有想过，为什么要分层呢？
就是因为网络太复杂了，分层之后，各层之间相互协作，上层依赖下层，每一层有自己的使命。

1.2 本机配置IP（DHCP）

在点击回车发送之前，我们有一个默认前提， 就是自己的电脑已经有了IP，但是我们有没有想过，这个IP是怎么设置的呢？
很久之前，都是手动配置。
但是有没有想过，如果在一个几万人的公司，你需要抱着电脑到处开会沟通，如果每到一个区域都要配置一个网络，是不是要累死了，那怎么办呢？就是用了DHCP - 动态主机配置协议。
DHCP主要分了三个过程: 为主机配置IP , IP 回收， IP 续租。

1.2.1 为主机配置IP

配置IP.png

1.2.2 IP 回收

不用了，直接收回即可。

1.2.3 IP 续租

租期过去50%，客户机要想DHCP server发送续租请求，进行续租即可。

1.3 查找域名对应的IP与MAC

我们已经为主机配置了IP，此时就进入点击回车的步骤了。
我们输入的是域名，那么会怎样找到对应的机器呢？不要慌，我们先找ip。

1.3.1 IP的分类

在找ip之前，我们先看下IP的分类。
ip之前分A/B/C/D/E几类，前三类 分网络号+ 主机号，主机号太短，可用的主机太少，后来就淡化分类，采用CIDR。

ip分类.png

另外，在大的局域网中，还区分了内网跟外网，每个分类给自己留了一堆内网地址。

1.3.2 IP的结构与组成

A、B、C类的组成结构：

ABC分类划分.png

1.3.3 DNS 域名解析

前面讲了IP的分类与组成，这部分我们来看下根据一个域名，是如何找到对应的IP的。
其流程如下：

DNS.png

画个图说明一下根、顶级、权威三级域名服务器的关系：

image.png

另外，DNS处理域名解析之外，还有负载均衡的作用，在大型网络部署中通过DNS解析，使得对应地区的用户访问就近机房的机器。这儿我们就不讲解了。

1.3.4 ARP: 连接建立之前，先要找到对应的MAC地址

前面我们讲过，网络传输是从上层到下层的，IP的下一层是传输链路层，对应的是MAC。找到了域名对应的IP，那我们看下MAC。

1.3.4.1 MAC地址

MAC地址.png

1.3.4.2 ARP

ARP的功能很简单，就是实现了IP到MAC的转换。
如果IP是同一网段，发个广播，对应IP的MAC地址就找到了。
如果目标IP跟源IP不是同一网段，则需要路由器转发（转发规则在下一小节介绍），一级一级地找。
具体流程参见 参考文献部分。

插播一条 RARP: 由MAC找IP, 主要用在无盘工作站。

工作流程：在网络中配置一台RARP服务器，里面保存着IP地址和MAC地址的映射关系，当无盘工作站启动后，就封装一个RARP数据包，里面有MAC地址，然后广播到网络上去，当服务器收到请求包后，就查找对应的MAC地址的IP地址装入响应报文中发回给请求者。因为需要广播请求报文，因此RARP只能用于具有广播能力的网络

1.3.4.3 网关路由

网关路由.png

1.4 建立连接

1.4.1 三次握手

找到了ip ，那我们就要开始建立连接了。经典的三次握手。

三次握手.png

1.4.2 为什么不是两次握手？为什么不是四次握手？

二次跟四次.png

1.5 消息传输的TCP可靠性保证

握手建立了，都说TCP是可靠的，那它是如何保证的呢？

1.5.1 可靠性保证需要关注哪几方面？

可靠性保证四方面.png

1.5.2 TCP的格式

TCP为了解决上述四个问题，有哪些结构上的保障呢？

TCP包头.png

1.5.3 缓冲区

另外在发送端、接收端都有缓冲区来支持：

缓冲区.png

1.5.4 靠谱的机制

靠谱的机制.png

1.6 发送请求

1.6.1 请求格式

连接建立了，保障机制也有了，那我们看一下这个请求里面到底包含了什么？

请求格式.png

1.6.2 数据传输

1.6.2.1 遇到大文件传输怎么办？

大文件.png

1.6.2.2 怎么保证有状态的？

http本身是无状态的，http怎么保证状态流转呢？

cookie与session.png

1.6.2.3 提高安全性 https

为了提高安全性，很多网站引入了https 。采用非对称加密跟对称加密的组合。

https.png

https具体的交互流程 网上随处可见，这儿就不展开了，列个连接：
https的交互流程： https://www.cnblogs.com/xiohao/p/9054355.html

1.6.2.4 提高传输性能 http2

http2-概述.png http2 再啰嗦一下.png

1.6.3 首部字段梳理

首部字段.png

1.7 响应处理

1.7.1 响应格式

响应.png

1.7.2 状态码

状态码.png

1.8 断开连接

1.8.1 四次挥手

四次挥手.png

1.8.2 TCP状态机

状态图.png

2 网络不通了，我们怎么确认下是哪儿出了问题？

网络不通，ping一下看看。ping是ICMP 互联网传输控制协议的一种。
另外，ICMP还包含了差错报文控制协议。

image.png

3 传统C/S要变了，我们需要去中心

3.1 对等网络 P 2 P

P2P.png

3.2 算法 KAD

3.2.1 节点角色

一个节点两个角色.png

一个节点，提供了两个角色：
一个是通过UDP协议组建的节点网络；
另外一个是启动一个TCPserver，用于上传和下载。

3.2.2 DHT算法的规定

DHT算法的规定.png

3.2.3 核心流程

相近或者相似 的哈希，在KAD算法中，是通过异或来计算的。

3.2.3.1 新 node 下载某文件（比如文件1）的过程

节点下载文件.png

3.2.3.2 DHT网络中的多节点关系是怎么维护的？

节点维护.png

3.2.3.3 一个节点是如何查找另外一个节点的？

节点查找.png

3.2.3.4 节点间沟通？

节点沟通.png

3.2.3.5 DHT网络节点更新？

节点更新.png

4 socket编程 了解一下？

4.1 概述

socket概述.png

4.2 基于TCP的socket编程

TCP-SOCKET.png

一旦connect之后，握手成功，服务端的accept就会返回另外一个socket . 就是监听socket跟真正用来传数据的socket 是两个。

socket在Linux中，就是一个文件，这个文件指向socket在内核中的结构。这个结构里面有另两个队列，发送队列和接收队列。

4.3 基于UDP的socket编程

UDP-SOCKET.png

4.4 服务器如何处理更多的任务？

multi-task.png

5 再说一下UDP？

UDP.png

6 速度再快一点-CDN

CDN.png

7 参考文献

同一局域网ARP : https://zhuanlan.zhihu.com/p/28771785
跨局域网ARP: https://zhidao.baidu.com/question/2009765406663037188.html?qbl=relate_question_2
《趣谈网络协议》
整理笔记xmind文件： https://pan.baidu.com/s/1RTD5JtwzJIIaNfSzzSlUtA

8 其他

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