网络协议 1 - 概述

时间 2019-11-16

标签网络协议概述繁體版

原文原文链接

互联网世界中，网络协议的重要性不言而喻。不少人都知道，网络协议中的五层模型或者七层模型，这些在操做系统中，那都是“必考题”。上学的时候，不管是死记硬背，仍是各类小抄，总得把下面这个图记下来。踏入工做，走进 web 开发“不归路”，发现仍是不能落下它。
html

协议三要素

语法，就是一段内容要符合必定的规则和格式。例如，括号要成对，结束要使用分号等。
语义，就是这段内容要表明某种意义。例如，数字相减是有意义的，而数字减去文本通常来讲就没有意义。
顺序，就是规定先干什么，后干什么。就像咱们常作的，先加某个数值，再减去某个数值等。

HTTP 协议：web

HTTP/1.1 200 OK
Date: Thu, 25 Oct 2018 01:56:12 GMT
Content-Type: 
Content-Language:

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<base href="http://blog.muzixizao.com/" />
<meta charset="utf-8"/> <title>木子与西早的博客屋 </title>

咱们来看看上面的 HTTP 协议是否符合协议的三要素。面试

首先，符合语法，也就是说，只有按照上面那个格式来，浏览器才能解析。例如，上面是状态，而后是首部，最后是内容。编程

其次，符合语义，就是要按照约定的意思来。例如，状态 200，表示网页成功返回。若是不成功，就是常见的 404。浏览器

最后，符合顺序，点击浏览器，就是发送一个 HTTP 请求，而后才有上面那串返回的东西。服务器

浏览器显然按照协议商定好的作了，才能将网页呈如今你面前。网络

经常使用的网络协议

咱们面试的时候常常会被问到这样一个问题：socket

在浏览器输入一个地址，而后点击回车，此时到页面加载出来，这个过程发生了什么？网站

咱们就用打开博客的过程，看看互联网世界运行过程当中，都使用了哪些网络协议。加密

当在浏览器里输入 “http://blog.muzixizao.com”，这是一个 URL，而浏览器知道它的名字是 blog.muzixizao.com，可是不知道具体的地点，因此浏览器不知道如何访问。

因而，它打开地址簿去查找。在这个过程当中，咱们通常使用地址簿协议-DNS，还可使用另外一种更加精准的地址簿查找协议-HTTPDNS。

不管使用哪种方法查找，最终均可以获得这个地址：47.106.81.116。这个是 IP 地址，能够把它当作是互联网世界的“门牌号”。

知道了目标地址，浏览器就开始打包它的请求。对于普通的 HTTP 请求，通常会使用 HTTP 协议，可是若是对于购物的请求，每每会进行加密传输，于是会使用 HTTPS 协议。不管是什么协议，里面都会写明“我要看哪篇博文”。

DNS、HTTP、HTTPS 所在的层咱们成为应用层。通过应用层封装后，浏览器会将应用层的包交给下一层去完成，经过 socket 编程来实现。下一层是传输层。传输层有两种协议，一种是无链接的协议 UDP，一种是面向链接的协议 TCP。而所谓的面向链接就是，TCP 会保证这个包可以到达目的地，若是不能到达，就会从新发送，直至到达。

TCP 协议里面会有两个端口。一个是浏览器监听的端口，一个是博客服务器监听的端口。操做系统每每经过端口来判断，它获得的包应该给哪一个进程。

传输层封装完毕后，浏览器会将包交给操做系统的网络层。网络层的协议是 IP 协议。在 IP 协议里面会有源 IP 地址和目标 IP 地址，也就是浏览器所在机器的 IP 地址和博客网站所在服务器的 IP 地址。

操做系统既然知道了目标 IP 地址，下一步就是根据这个 IP 找到目标机器。它首先会判断，这个目标 IP 是本地人仍是外地人。从 IP 很明显就能看出来，博客服务器不在本地。

操做系统知道了，要到目标机器，就要要离开本地去远方。那如何去远方呢？这个时候就能够拿出国旅游做类比。咱们要去国外，就要通过海关。一样的，操做系统要去远方，也要通过网关。而操做系统启动的时候，就会被 DHCP 协议配置 IP 地址，以及默认的网关 IP 地址：192.168.1.1。

操做系统如何将 IP 地址发给网关呢？在本地通讯基本靠吼，因而操做系统大吼一声，谁是 192.168.1.1 ？网关会回答它，我就是，个人本地地址在村东头。这个本地地址就是 MAC 地址，而大吼的那一声就是 ARP 协议。

操做系统拿到了 MAC 地址，就将 IP 包交给了下一层：MAC 层。网卡再将这个包含 MAC 地址的包发出去。因为这个包里面有网关的 MAC 地址，于是它可以到达网关。

网关收到包以后，会根据本身的知识，判断下一步应该怎么走。网关每每是一个路由器，到某个 IP 地址应该怎么走，这个叫作路由表。

路由器有点像玄奘西行路过的一个个国家的城关。每一个城关链接着两个国家，每一个国家至关于一个局域网，在每一个国家内部，均可以使用本地的地址 MAC 进行通讯。

一旦跨越城关，就须要拿出 IP 头来，里面写着贫僧来自东土大唐（源 IP 地址），想去西天（目标 IP 地址）拜佛求经。路过此地，借宿一晚，明日启行。请问接下来该怎么走？

城关每每是知道这些“知识”的，由于城关和临近的城关也会常常沟通。到哪里应该怎么走，这种沟通的协议称为路由协议，经常使用的有 OSPF 和 BGP。

城关与城关之间是一个国家，当网络包知道了下一步去哪一个城关，仍是要使用国家内部的 MAC 地址，经过下一个城关的 MAC 地址，找到下一个城关，而后再问下一步的路怎么走，一直到走出最后一个城关。

最后一个城关知道这个网络包要去的地方，因而，就对着这个国家吼一声（ARP协议），谁是目标 IP ？目标服务器就会回复一个 MAC 地址。网络包过关后，经过这个 MAC 地址就能找到目标服务器。

目标服务器发现 MAC 地址对上了，取下 MAC 头来，而后发送给操做系统的网络层。网络层发现 IP 也对上了，就取下 IP 头。 IP 头里会写上一层封装的是 TCP 协议，而后将其交给传输层，即 TCP 层。

在这一层里，对于收到的每一个包，都会有一个回复的包说明收到了。这个回复的包不是此次请求的结果，而仅仅是 TCP 层的一个收到回复。这个回复会沿着刚才来的方向走回去，报个平安。

若是过一段时间，发送端的 TCP 层没有收到平安回复，就会从新发送这个包，重复上面的过程，直到收到平安到达的回复为止。这个重试不是浏览器从新进行请求，对于浏览器而言，只发送一次请求，而 TCP 层在没有收到平安回复时，不断闷头重试。除非 TCP 层出了问题，好比链接断了，才须要浏览器的应用层从新发送请求。

当网络包平安到达 TCP 层后，TCP 头中有目标端口号，经过这个端口号，能够找到博客网站的进程正在监听这个端口号，假设是 Nginx，因而就将这个包发给 Nginx，进行相关业务处理。处理完成后，将相关数据打包，而后回复给浏览器，显示出博文页。

下图就是整个HTTP 请求中可能用到的协议。后续会经过从底层到上层的顺序来一一分享。

参考：

刘超-趣谈网络协议系列课；