在协议分层的TCP/IP（或四层）通讯协议采用了5层的层级结构，5层分别包括：应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。5层一些简单功能和著名协议可参考这篇博客：https://blog.csdn.net/sophia__yu/article/details/82717115
一.应用层
程序员写的一些网络程序都在应用层。应用层负责应用程序间的数据沟通。
网络通信协议：网络数据传输中数据格式的约定
自定制协议：程序员自己设置的数据传输格式（下面网络加法器的定义的结构体）
知名协议：http协议
如果要实现一个网络加法器，客户端需要把计算的两个加数发过去，服务端再将进行计算，然后将计算结果返回给客户端。
对于网络加法器有两种方案：
方案一：（网络通信协议）
客户端发送⼀一个形如"1+1"的字符串;
这个字符串中有两个操作数, 都是整形;
两个数字之间会有⼀一个字符是运算符, 运算符只能是 + ; 数字和运算符之间没有空格;
方案二（自定制协议）
定义结构体来表⽰示我们需要交互的信息;
发送数据时将这个结构体按照一个规则转换成字符串, 接收到数据的时候再按照相同的规则把字符 串转化回结构体; 或者也可以不是字符串，只要客户端和服务端约定好接收和发送数据的类型即可；
这个过程叫做 “序列化” 和 “反序列化”
序列化：将结构化数据/对象转换成内存中的二进制字符串；
反序列化：将内存中的二进制字符串转换成结构化数据/对象。
//客户端简单计算器代码
//客户端传输一个格式化的数据（两个数字和运算符）到服务器，
//传输的格式化数据用结构体表示
#include<stdio.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>
#include<sys/socket.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<netinet/in.h>
typedef struct cal_req
{
int x;
int y;
unsigned char sym; //操作符
}cal_req;
int main(int argc,char* argv[])
{
if(argc!=3)
{
printf("Usage ./ ip port\n");
}
//1.创建套接字
int sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);
if(sockfd<0)
{
perror("socket error");
return -1;
}
//2.绑定地址信息，但不推荐手动绑定信息
//3.向服务端发起连接请求
struct sockaddr_in ser_addr;
ser_addr.sin_family=AF_INET;
ser_addr.sin_port=(htons)(atoi(argv[2]));
ser_addr.sin_addr.s_addr=(inet_addr)(argv[1]);//因为argv[]是char*，用atoi使字符串转成整型
int len=sizeof(struct sockaddr_in);
int ret=connect(sockfd,(struct sockaddr*)&ser_addr,len);
if(ret<0)
{
perror("connect error");
close(sockfd);
return -1;
}
//连接成功，socket描述符里有服务端和客户端IP地址和port
//发送加法的数据和运算符
cal_req req;
req.x=1;
req.y=2;
req.sym='+';
len=sizeof(cal_req);
ret=send(sockfd,(void*)&req,len,0);
if(ret<0)
{
perror("send error");
close(sockfd);
return -1;
}
//接收运算结果
int sum=0;
recv(sockfd,(void*)&sum,sizeof(int),0);
printf("sum:%d\n",sum);
close(sockfd);
return 0;
}
//网络版计算器，需要传输两个数据和一个运算符
//自定制协议：
//前四个字节是第一个数据
//中间四个字节是第二个数据
//最后一个字节是运算符
//为了对数据协议更加容易组织和解析，所以用结构化数据
//1.创建套接字
//2.绑定地址信息
//3.开始监听
//4.接受客户端连接
//5.接受客户端发送来的数据
//6.将接受的数据进行解析
//7.返回结果
//8.关闭描述符
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<sys/socket.h>
//listen 从close状态转换为监听状态
typedef struct cla_req
{
int x;
int y;
unsigned char sym;
}cla_req;
int main(int argc,char* argv[])
{
if(argc!=3)
{
printf("Usage:./ ip port\n");
return -1;
}
//创建套接字
int sockfd;
sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);
if(sockfd<0)
{
perror("socket error");
return -1;
}
//2.绑定地址信息
struct sockaddr_in lis_addr;
lis_addr.sin_family=AF_INET;
lis_addr.sin_port=htons(atoi(argv[2]));
lis_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[1]);
int len=sizeof(struct sockaddr_in);
int ret=bind(sockfd,(struct sockaddr*)&lis_addr,len);
if(ret<0)
{
perror("bind error");
close(sockfd);
return -1;
}
//3.监听，连接成功队列最多有个结点
if(listen(sockfd,5)<0)
{
perror("listen error");
close(sockfd);
return -1;
}
while(1)
{
//4.获取新连接的客户端
struct sockaddr_in cli_addr;
len=sizeof(struct sockaddr_in);
int newsockfd;
newsockfd=accept(sockfd,(struct sockaddr*)&cli_addr,&len);
if(newsockfd<0)
{
perror("accpet error");
close(newsockfd);
continue;
}
//5.接受客户端的数据
cla_req req;
len=sizeof(req);
ret=recv(newsockfd,(void*)&req,len,0);
if(ret<0)
{
perror("recv error");
close(newsockfd);
continue;
}
else if(ret==0)
{
perror("peer shutdown");
close(newsockfd);
continue;
}
int sum=0;
if(req.sym=='+')
{
sum=req.x+req.y;
}
//6.将计算结果返回给客户端
ret=send(newsockfd,(void*)&sum,sizeof(int),0);
if(ret<0)
{
perror("send error");
close(newsockfd);
return -1;
}
close(newsockfd);
}
close(sockfd);
return 0;
}
只要保证, 一端发送时构造的数据, 在另一端能够正确的进行解析, 就可以。 这种约定, 就是 应用层协议。
http协议
http协议（超文本传输协议）是应用层知名协议。
URL是平常所说的网址。
端口号如果没有指定则默认是80，（为什么说端口号0-65535之间一个数字，但0-1024不推荐使用，是因为0-1024被一些知名协议所占用，如80被知名协议http占用）；
/是相对根目录;
查询字符串在标准代码称QUERY_STRING
ch1：直接跳转某个网页的那个标签;
URL编码：
为什么存在URL编码：
因为在URL中特殊字符在很多地方有特殊含义，因此为了防止提交的数据也包含特殊字符造成歧义，因此对提交的数据进行URL编码操作.
URL编码是什么？
url编码（查询字符串）：将特殊字符高四位转换成16进制数字，低四位转换成16进制数字，为了告诉对方这是已经编码过的字符，因此在转义后的两个16进制字符前加上%；
URL编码过程：
比如：特殊字符’+’:
Http协议格式（Http数据结构）
http是一个明文字符串传输。
http请求：
http请求协议格式分为四个部分：首行、协议头、空行、正文。
首行：[请求方法]+[URL]+[协议版本]
比如：GET https:: //www.baidu.com/ HTTP/1.1。
请求方法包括：GET和POST。
GET和POST区别和联系：
联系：GET和POST都是为了获取资源或者提交资源。
区别：
GET ：更多是为了获取资源，但也可以提交资源，但是提交资源的URL长度有限（限制早期是IK，现在nginx服务器默认的限制是Ik或者8K，这是根据服务器的硬件配置有关，一般为内存一页的大小，目前大部分为4K，即4096字节。）
POST：更多用于提交表单数据，也可以获取资源，提交的数据是在正文中，正文的长度没有限制。
总结：GET将数据发送到URL,POST将数据发送在正文中，两者区别是有无正文。
协议头：
请求的属性，冒号分割的键值对；每组属性之间用\r\n分割；遇到空行则表示Header部分结束。下文会有具体的协议头。
空行：
空行其实是协议头和正文之间一行，标识协议头结束，正文开始。
**正文：**空行后面的内容都是正文，正文允许为空字符串，如果正文存在，则在协议头中会有一个Content-Length属性来标识正文的长度。
整体如下：首行 \r\n协议头1\r\n协议头2\r\n\r\n正文
http响应：
http响应协议格式包括四部分：首行、协议头、空行、正文。
首行：[版本号]+[状态码]+[状态码解释];
比如：HTTP/1.1 302 Moved Temporarily
协议头：
请求的属性，冒号分割的键值对；每组属性之间用\r\n分割；遇到空行则表示Header部分结束。下文会有具体的协议头。
空行：
空行其实是协议头和正文之间一行，标识协议头结束，正文开始。
正文：
空行后面的内容都是正文，正文允许为空字符串，如果正文存在，则在协议头中会有一个Content-Length属性来标识正文的长度；如果服务器返回一个html页面，那么html页面内容就是在正文中。
HTTP状态码：
最常见的状态码：200（OK）,404（NOT FOUND）,403（Forbidden）,302(Redirect,重定向),504（Bad Gateway）
实现一个十分简单的HTTP服务器，只在网页上输出"hello world",只要我们按照HTTP协议格式的要求构造数据，就很容易能做到：
//十分简单的http服务端程序，它可以接收浏览器的请求，但是，不管什么请求，都只回复同一个资源
//<hl>hello world</hl>
//http是应用层协议，在传输层使用的是tcp协议，所以我们要写的是http服务端程序实际上是tcp服务端程序
//假设我们现在http服务端程序监听的是10000端口，也就意味着浏览器请求的是时候url中服务器地址也需要手动指定为
//10000，否则浏览器默认使用80端口
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<errno.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<string.h>
//整体的http响应：
//首行 HTTP/1.1 200 OK
// 头信息
// Content-Length:
// Content-Type:text/html; charset=UTF-8
int main()
{
int sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);
if(sockfd<0)
{
perror("sockfd error");
return -1;
}
struct sockaddr_in lis_addr;
lis_addr.sin_family=AF_INET;
lis_addr.sin_port=htons(9001);
lis_addr.sin_addr.s_addr=(inet_addr)("192.168.61.128");
int len=sizeof(struct sockaddr_in);
int ret=bind(sockfd,(struct sockaddr*)&lis_addr,len);
if(ret<0)
{
perror("bind error");
return -1;
}
if(listen(sockfd,5)<0)
{
perror("listen error");
return -1;
}
while(1)
{
struct sockaddr_in cli_addr;
len=sizeof(struct sockaddr_in);
int newsockfd=accept(sockfd,(struct sockaddr*)&cli_addr,&len);
if(newsockfd<0)
{
perror("accept error");
continue;
}
char buff[1024]={0};
//接收数据
ret=recv(newsockfd,buff,1023,0);
if(ret>0)
{
printf("req:[%s]\n",buff);
}
else
{
perror("recv error");
close(newsockfd);
continue;
}
memset(buff,0x00,1024);
char* str="<h1>hello world</h1>";
//sprintf(buff,"%s\r\n%s%d\r\n%s\r\n%s\r\n\r\n%s","HTTP/1.1 302 FOUND","Content-Length: ",strlen(str),"Content-Type: text/html; charset=UTF-8","Location: http://www.baidu.com/",str);
//sprintf(buff,"%s\r\n%s%d\r\n%s\r\n\r\n%s","HTTP/1.1 404 NOT FOUND","Content-Length: ",strlen(str),"Content-Type: text/html; charset=UTF-8",str);
sprintf(buff,"%s\r\n%s%d\r\n%s\r\n\r\n%s","HTTP/1.1 200 OK","Content-Length: ",strlen(str),"Content-Type: text/html; charset=UTF-8",str);
printf("%s\n",buff);
//sprintf(buff,"HTTP/1.0 200 OK\r\nContent-Length: %lu\r\n\r\n%s",strlen(str),str);
send(newsockfd,buff,strlen(buff),0);
close(newsockfd);
}
close(sockfd);
return 0;
}
注：一般在运行时，需要关闭防火墙：service iptables stop（临时关闭防护墙）
如果状态码是200，结果如下：
如果状态码是302，即重定向为百度，需要和Location一起使用：
如果是404（NOT FOUND），结果如下：
HTTP常见协议头：
User-Agent ：操作系统信息，根据不同的操作系统，返回不同的页面
Cookie :用户认证登录信息
Referer :从 哪一个页面跳转
Content-Type：数据类型(text/html等)
Content-Length :当前正文长度（字符）
Location:搭配3xx状态码使用，告诉客户端接下来去哪儿访问。
http和https区别：
HTTP协议传输的数据都是未加密的，也就是明文的，因此使用HTTP协议传输隐私信息非常不安全，为了保证这些隐私数据能加密传输，于是网景公司设计了SSL（Secure Sockets Layer）协议用于对HTTP协议传输的数据进行加密，从而就诞生了HTTPS。简单来说，HTTPS协议是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议，要比http协议安全。
区别：
1、https协议需要到ca申请证书，一般免费证书较少，因而需要一定费用。
2、http是超文本传输协议，信息是明文传输，https则是具有安全性的ssl加密传输协议。
3、http和https使用的是完全不同的连接方式，用的端口也不一样，前者是80，后者是443。
4、http的连接很简单，是无状态的；HTTPS协议是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议，比http协议安全。
客户端在使用HTTPS方式与Web服务器通信时有以下几个步骤，如图所示。
（1）客户使用https的URL访问Web服务器，要求与Web服务器建立SSL连接。
（2）Web服务器收到客户端请求后，会将网站的证书信息（证书中包含公钥）传送一份给客户端。
（3）客户端的浏览器与Web服务器开始协商SSL连接的安全等级，也就是信息加密的等级。
（4）客户端的浏览器根据双方同意的安全等级，建立会话密钥，然后利用网站的公钥将会话密钥加密，并传送给网站。
（5）Web服务器利用自己的私钥解密出会话密钥。
（6）Web服务器利用会话密钥加密与客户端之间的通信。