##网络编程思维路线
“”“ ##什么是网络编程？ 网络通常指的是计算机中的互联网,是由多台计算机通过网线或其他媒介相互链接组成的 编写基于网络的应用程序的过程序称之为网络编程 ##思维路线： 目的是要链接互联网中的其他计算机 物理层 用物理介质链接其他计算机 数据链路层 用MAC地址来通讯,但仅限于同一局域网 网络层 用ip确定全球范围的某个局域网中的某一台计算机 传输层 用端口来确定 某一计算机中的某一个进程 应用层 组织自己的数据结构,例如json, xml等用于在两个应用程序间交换数据 ”“”
##C/S架构
“”“ #建立网络至少需要两台计算机,然后使用网络来传输数据 1.网络必须联通 2.在需要访问数据一方 必须安装用于访问数据的应用程序 该应用程序称之为客户端应用程序(client) 3.在需要提供数据的一方 必须安装用于共享数据的应用程序 该应用程序称之为服务端应用程序(server) 简写为C/S 例如: qq 就是一个客户端 服务器在腾讯公司 腾讯视频 B/S Browser浏览器/Server 该结构下 通过传输都是HTML文本数据 #学习网络编程 最终的目的就是要编写出一个基于C/S结构的应用程序
##网络通讯的基本要素
#要通讯必须具备的两个条件 1.物理传播介质 (双绞线 光纤 同轴线 无线电波) 2.通讯协议 (重点)
##网络通讯协议
#是由发送方和接收方共同商定一套规范 #为什么需要协议 其目的是是为了双方能正确解析数据 例如 国内通讯:双方都是用普通话 国际通信:使用英文 IBM DELL HP 早些年 每个公司都有自己一套通讯协议 这导致了 不同品牌的电脑连不了网于是 国际标准组织就提出了一套开放系统互联模型 OSI
##OSI七层模型
##Open System Interconnection Reference Model，开放式系统互联通信参考模型,缩写为OSI,是由国际标准组织推出的,其实就是一大堆协议,OSI把整个通讯过程划分为七层,简称OSI七层模型 ##最右边就是完整的七层模型,是最完整的通讯模型,虽然很详尽,但是整个通讯流程的复杂度较高,后期为了降低学习难度,将其进行了简化,于是又了中间的五层,和左边的四层 ##其中应用层,表示层和会话层都是属于应用程序层的,是一个整体,故将其合并为应用层,由此得到中间的五层,这是我们学习的重点!
##OSI工作原理解析
##OSI各层工作原理解析 OSI就是相当于计算机界的通用语言,只要按照OSI规定的标准来通讯,就能够与全世界任何一台所有计算机通讯 #1.物理层的功能:基于电子器件发送电流信号,根据电流的高低可以对应到数字0和1,也就是二进制数据 传播介质：双绞线，电缆，同轴电缆，无线电波 #2.数据链路层 以太网： 以太网协议(Ethernet)工作在数据链路层,其规定了电信号分组方式,以及一组电信号应该包含哪些内容 ethernet规定如下: - 一组电信号构成一个数据包，叫做‘帧’ - 每一数据帧分成：报头head和数据data两部分 head包含：(固定18个字节) - 发送者／源地址，6个字节 - 接收者／目标地址，6个字节 - 数据类型(标签+以太类型)，6个字节 data包含：(最短46字节，最长1500字节) - 数据包的具体内容 head长度＋data长度＝最短64字节，最长1518字节，超过最大限制就分片发送 ## mac地址: head中包含的源和目标地址指的是什么地址呢? ethernet规定接入internet的设备都必须具备网卡，发送端和接收端的地址便是指网卡的地址，即mac地址 mac地址：每块网卡出厂时都被烧制上一个世界唯一的mac地址，长度为48位2进制，通常由12位16进制数表示（前六位是厂商编号，后六位是流水线号）
##广播
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ethernet采用最原始的方式，广播的方式进行通信，即计算机通信基本靠吼
广播容易出吸纳广播风暴
交换机不仅负责让网络中的计算机能够互相通信,还要优化网络传输
#如何优化呢?
1.需要知道pc2的MAC地址,所以必须先将这个信息广播给所有的计算机,
2.这个信息必须先交给交换机,再由交换机广播出去,
3.pc2收到消息消息后发现目标MAC是自己,就回复数据给发送方,
4.而回复也必须先交给交换机,此时交换机就会记录pc2的MAC地址与网口号的对应关系存到自己的缓存中,
5.下一次在要给pc2发数据时从缓存中查找pc2的MAC地址,
6.如果找到了就直接单独给pc2发送,不在需要广播,
7.如果没有则重复之前的广播过程
这一优化功能称之为自动学习功能
##网络层
# 1.IP协议 IP协议是工作在网络层的协议,全称:Internet Protocol Address,翻译为互联网协议地址 #### 1.1 IP地址(重点) - ip协议定义的地址称之为ip地址，广泛采用的v4版本即ipv4，它规定网络地址由32位2进制表示 - 范围0.0.0.0-255.255.255.255 - 一个ip地址通常写成四段十进制数，例：192.168.10.1 - 网络号：标识子网 - 主机号：标识主机 IP地址的分类: A类保留给政府机构 1.0.0.0---126.0.0.0 B类分配给中等规模公司 128.0.0.0---191.255.0.0 C类分配给任何需要的人 192.168.0.1 - 192.168.255.254 D类用于组播 E类用于实验 我们的电脑ip通常都是C类的,以192.168开头,正因为C类任何人都可以用 # 1.2 子网掩码(了解) # 什么是子网掩码 子网掩码是一个32位地址，用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识，并说明该IP地址是在局域网上，还是在远程网上。 它的网络部分全部为1，主机部分全部为0。比如，IP地址172.16.10.1，如果已知网络部分是前24位，主机部分是后8位，那么子网络掩码就是11111111.11111111.11111111.00000000，写成十进制就是255.255.255.0。 # 为什么需要子网掩码 单纯的ip地址段只是标识了ip地址的种类，无法辨识一个ip所处的子网 例：192.168.10.1与192.168.10.2并不能确定二者处于同一子网,因为不清楚哪些位表示网络号,哪些表示主机号
#1.3 IP数据包(了解)
ip数据包也分为head和data部分，无须为ip包定义单独的栏位，直接放入以太网包的data部分
head：长度为20到60字节
data：最长为65,515字节。
而以太网数据包的”数据”部分，最长只有1500字节。因此，如果IP数据包超过了1500字节，它就需要分割成几个以太网数据帧，分开发送了。
#1.4 ARP协议(了解)
ARP协议的由来: IP是通常是动态分配的, 是一个逻辑地址, 而数据传输则必须依赖MAC地址, 那如何才能通过IP得到对方的MAC地址呢? 这就需要ARP协议了
arp协议功能：广播的方式发送数据包，获取目标主机的mac地址
首先明确每台主机ip都是已知的, 并可以通过子网掩码来判断是否属于同一子网
** 案例1：主机192
.168
.1
.101
访问192
.168
.1
.102 **
是同一子网内
ARP请求帧内容:
1.FF:FF:FF:FF:FF:FF是一个特殊的MAC地址 交换机在看到这个地址时会将这个数据向网内所有主机进行广播
2.192.168.1.102 收到ARP请求后 回复自己的MAC给 源MAC主机
3.发送方(192.168.1.101)收到回复后,会将对方的ip的MAC地址映射关系存储到缓存中,以便下次使用
ps:arp -a 可以查看ARP缓存列表
#总结:ARP通过广播的方式由IP地址获取MAC地址, 不在同一子网时 ARP得到的时对方网关的MAC地址,数据到达对方网关后,由网关根据IP交给对应的主机,当然对方网关获取主机MAC也是通过ARP
ps:路由器 交换机都可以称之为网关!
##传输层
#TCP/UDP工作在这一层 传输层要求每一个应用程序捆绑一个端口号 端口号是一个整数 取值范围0-65536 0-1024 这是系统保留的 不建议使用 端口号不能重复 至此 就可以通过ip+端口号定位全球某一台计算机上的某一个应用程序 #TCP 传输控制协议 可靠传输协议, 如何保障可靠,在发生完数据之后,必须等待接收方返回回复消息,该数据才算发送成功 如果对方在一段时间内没有返回,会再次发送数据,超限制次数,将判定为链接丢失 基于链接的传输 怎么叫链接 要发生数据必须先建立链接 简单的说就是找一条可以到达对方的路 , 如何选择一条最佳的传输路径,由路由协议来控制 要保证数据传输室可靠 一定要保证这传输路径是可用的 建立链接需要三次握手: 三次握手是为了确定传输可用 但是并不能保证后续传输可靠 所以TCP协议在传输数据时 每一个数据段segment都需要确认信息 断开链接需要四次挥手 保证双方数据传输完毕 ,为什么需要多一次,有可能一段传输结束 另一边还没结束 优点: 保证传输可靠,数据完整 缺点: 因为需要传输确认信息,所以对网络消耗较大,效率相对较低 应用场景: 重要数据,在线支付,文字信息 #UDP 协议用户数据报协议 不可靠传输 UDP只管发送 不管对方是否收到 优点:传输效率比TCP高 缺点:传输不可靠 应用场景: 对速度要求高 ,对完整性要求较低 视频通话,语音聊天 对战游戏 多是UDP 你卡了你就卡吧 别人正常游戏
##三次握手和四次挥手总结
#TCP的连接建立是一个三次握手过程，目的是为了通信双方确认开始序号，以便后续 通信的有序进行。主要步骤如下： 1. 连接开始时，连接建立方(Client)发送SYN包，并包含了自己的初始序号a； 2. 连接接受方(Server)收到SYN包以后会回复一个SYN包，其中包含了对上一个a包 的回应信息ACK，回应的序号为下一个希望收到包的序号，即a＋1，然后还包含 了自己的初始序号b； 3. 连接建立方(Client)收到回应的SYN包以后，回复一个ACK包做响应，其中包含了 下一个希望收到包的序号即b＋1。
#TCP终止连接的四次握手过程如下： 1. 首先进行关闭的一方（即发送第一个FIN）将执行主动关闭，而另一方（收到这 个FIN）执行被动关闭。 2. 当服务器收到这个FIN，它发回一个ACK，确认序号为收到的序号加1。和SYN一 样，一个FIN将占用一个序号。 3. 同时TCP服务器还向应用程序（即丢弃服务器）传送一个文件结束符。接着这个 服务器程序就关闭它的连接，导致它的TCP端发送一个FIN。 4. 客户必须发回一个确认，并将确认序号设置为收到序号加1。
##应用层
应用层由来：用户使用的都是应用程序，均工作于应用层，互联网是开放的，大家都可以开发自己的应用程序，用什么样的数据格式来传输，就需要由应用程序开发者自己来制定
应用层功能：规定应用程序的数据格式。
例：TCP协议可以为各种各样的程序传递数据，比如Email、WWW、FTP等等。那么，必须有不同协议规定电子邮件、网页、FTP数据的格式，这些应用程序协议就构成了”应用层”。