- 应用层：应用层协议定义的是应用进程间通信和交互的规则
- 运输层：运输层的任务就是负责向
两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务 - 网络层：把运输层产生的报文段或用户数据报封装成
分组或包进行传送 - 数据链路层：将网络层交下来的 IP 数据报组装成帧，并在两个相邻结点间的链路上传送
- 物理层：利用物理媒体以
比特形式传送数据
拓展阅读 《计算机网络体系结构》
- UDP 是
无连接的，即发送数据之前不需要建立连接(发送数据结束时也没有连接可释放)，减少了开销和发送数据之前的时延 - UDP 使用
尽最大努力交付，即不保证可靠交付，主机不需要维持复杂的连接状态表 - UDP 是
面向报文的，发送方的 UDP 对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付 IP 层。UDP 对应用层交下来的报文，既不合并，也不拆分，而是保留这些报文的边界 - UDP
没有拥塞控制，网络出现的拥塞不会使源主机的发送速率降低。这对某些实时应用是很重要的 - UDP 支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信
- UDP 的
首部开销小，只有8个字节，比 TCP 的20个字节的首部要短
拓展阅读 《用户数据报协议 UDP》
- TCP 是
面向连接的运输层协议。应用程序在使用 TCP 协议之前，必须先建立 TCP 连接。在传送数据完毕后，必须释放已经建立的 TCP 连接 - 每一条 TCP 连接只能有两个
端点，每一条 TCP 连接只能是点对点的(一对一) - TCP 提供
可靠交付的服务。通过 TCP 连接传送的数据，无差错、不丢失、不重复，并且按序到达 - TCP 提供
全双工通信。TCP 允许通信双方的应用进程在任何时候都能发送数据。TCP 连接的两端都设有发送缓存和接受缓存，用来临时存放双向通信的数据 面向字节流。TCP 中的“流”指的是流入到进程或从进程流出的字节序列
拓展阅读 《传输控制协议 TCP》
- 服务器进程先创建传输控制块 TCB，并处于监听状态，等待客户端的连接请求;此时状态为LISTEN
- 客户端创建传输控制块 TCB，并向服务器发出连接请求报文段SYN,此时状态为SYN-SEND
- 服务器收到连接请求报文段后，如同意建立连接，则发送确认报文段ACK,此时状态为SYN-RECV，并且客户端链接进入半链接队列，系统参数/proc/sys/net/ipv4/tcp_max_syn_backlog
- 客户端进程收到服务器的确认报文段后，立即回复确认报文段ACK，并进入已建立连接状态，此时状态为ESTABLISHED
- 服务器收到确认报文段之后，也进入已建立连接状态，此时状态为ESTABLISHED，并且客户端链接进入全连接队列，系统参数/proc/sys/net/core/somaxconn
传输控制块 TCB(Transmission Control Block)存储了每一个连接中的一些重要信息
这主要是为了防止已失效的连接请求报文段突然又传到了 TCP 服务器，避免产生错误 简述为了保证数据的正确性和顺序
- 客户端应用进程发出连接释放报文段，并停止再发送数据，进入 FIN-WAIT-1(终止等待1)状态，等待服务器确认
- 服务器收到连接释放报文段后即发出确认，进入 CLOSE-WAIT(关闭等待)状态，服务器若发送数据，客户端扔要接收
- 客户端收到来自服务器的确认后，进入 FIN-WAIT-2(终止等待2)状态，等待服务器发出连接释放报文段
- 服务器没有要发送的数据，发出连接释放报文段，进入 LAST-ACK(最后确认)状态，等待客户端确认
- 客户端收到连接释放报文段后，发出确认，进入 TIME-WAIT(时间等待)状态，经过时间等待计时器设置的时间 2MSL 后，进入 CLOSED(关闭) 状态
- 服务器收到客户端报文段后，进入 CLOSED 状态
TIME-WAIT 是一种 TCP 状态。等待 2MLS 可以保证客户端最后一个报文段能够到达服务器，如果未到达，服务器则会超时重传连接释放报文段，使得客户端、服务器都可以正常进入到 CLOSE(关闭) 状态
在 TCP 这种字节流协议上做应用层分包是网络编程的基本需求。分包指的是在发生一个消息(message)或一帧(frame)数据时，通过一定的处理，让接收方能从字节流中识别并截取(还原)出一个个消息。因此，“粘包问题”是个伪命题
- 消息长度固定
- 使用特殊的字符或字符串作为消息的边界，例如 HTTP 协议的 headers 以“\r\n”为字段的分隔符
- 在每条消息的头部加一个长度字段，这恐怕是最常见的做法
- 利用消息本身的格式来分包，例如 XML 格式的消息中
<root>...</root>的配对，或者 JSON 格式中的 { ... } 的配对。解析这种消息格式通常会用到状态机(state machine)
拓展阅读 《TCP粘包拆包》
| 对比项 | UDP | TCP |
|---|---|---|
| 连接性 | 无连接 | 面向连接 |
| 可靠性 | 不可靠 | 可靠 |
| 报文 | 面向报文-数据报模式 | 面向字节流-流模式 |
| 双工性 | 一对一、一对多、多对一、多对多 | 全双工 |
| 流量控制 | 无 | 有(滑动窗口) |
| 拥塞控制 | 无 | 有(慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复) |
| 传输速度 | 快 | 慢 |
| 资源要求 | 较少 | 较多 |
| 首部开销 | 8字节 | 20字节 |
| 数据顺序 | 不保证 | 保证 |
面向数据报方式、网络数据大多为短消息、拥有大量 Client、对数据安全性无特殊要求、网络负担非常重，但对响应速度要求高
- 文件传输(FTP HTTP 对数据准确性要求较高，速度可以相对慢)
- 发送或接收邮件(POP IMAP SMTP 对数据准确性要求高，非紧急应用)
- 远程登录(telnet SSH 对数据准确性有要求，有连接的概念)
- 创建 socket
- 绑定 socket 到指定地址和端口
- 开始监听连接
- 读取客户端输入
- 关闭 socket
计算机既可以被赋予 IP 地址，也可以被赋予主机名和域名。用户通常使用主机名或域名来访问对方的计算机，而不是直接通过 IP 地址访问
但要让计算机去理解名称，相对而言就变得困难，因为计算机更擅长处理一长串数字
为了解决上述问题，DNS 服务应运而生。DNS 协议提供通过域名查找 IP 地址，或逆向从 IP 地址反查域名的服务
HTTP 报文是由简单字符串组成，HTTP 报文都是纯文本，不是二进制代码，可以很方便地对其进行读写
从客户端发往服务器的 HTTP 报文称为请求报文(request message)。从服务器发往客户端的报文称为响应报文(response message)。HTTP 请求和响应报文的格式很类似
HTTP 报文组成部分
- 起始行：报文的第一行就是起始行，在请求报文中用来说明要做些什么，在响应报文中说明出现了什么情况
- 首部字段：起始行后面有零个或多个首部字段。每个首部字段都包含一个名字和一个值
- 主体：空行之后就是可选的报文主体了，其中包含了所有类型的数据
HTTP 状态码用来告诉客户端，发生了什么事情，状态码位于响应的起始行中
| 状态码 | 整体范围 | 已定义范围 | 分类 |
|---|---|---|---|
| 1XX | 100~199 | 100~101 | 信息提示 |
| 2XX | 200~299 | 200~206 | 成功 |
| 3XX | 300~399 | 300~305 | 重定向 |
| 4XX | 400~499 | 400~415 | 客户端错误 |
| 5XX | 500~599 | 500~505 | 服务器错误 |
| 状态码 | 原因短语 | 含义 | 考察概率 |
|---|---|---|---|
| 200 | OK | 请求没有问题 | *** |
| 206 | Partial Content | 部分或 Range(范围) 请求 | * |
| 301 | Moved Permanently | 在请求的链接被移除时使用 | ** |
| 302 | Found | 在请求临时的链接使用 | ** |
| 304 | Not Modified | 资源未被修改可使用旧资源 | ** |
| 307 | Temporary Redirect | 在请求临时的链接使用 | ** |
| 400 | Bad Request | 告知客户端发送了错误请求 | *** |
| 403 | Forbidden | 请求被服务器拒绝 | *** |
| 404 | Not Found | 无法找到所请求的 URL | *** |
| 413 | Request entiry too large | 请求实体过大 | * |
| 500 | Internal Server Error | 服务器遇到错误 | *** |
| 502 | Bad Gateway | 代理或网关错误(无法连接到其父网关) | *** |
| 503 | Service Unavailable | 无法为请求提供服务 | *** |
| 504 | Gateway Timeout | 代理或网关超时(等待另一服务器响应超时) | *** |
拓展阅读 《HTTP状态码》
拓展阅读 《5xx系列错误》
拓展阅读 《HTTP方法详解》
| GET | POST |
|---|---|
| 后退按钮/刷新无害 | 数据会被重新提交 |
| 数据长度限制/URL长度2048字符 | 长度无限制（协议不限制；实际上受nginx和PHP的限制，php还会限制post报文变量的个数） |
| 数据可见/安全性差 | 不可见/更安全 |
| 可以被缓存 | 不可以被缓存 |
| 书签可收藏 | 书签不可收藏 |
| 产生一个TCP数据包 | 产生两个TCP数据包 |
基于应用级的接口，使用方便
传输速度慢，数据包大；如实现实时交互，服务器性能压力大；数据传输安全性差
拓展阅读 《HTTPS细节介绍》
多路复用、客户端拉拽/服务器推送、流量控制、WebSocket
WebSocket 是一种通信协议，定义了一个全双工通信信道，仅通过 Web 上的一个 Socket 即可进行通信
- 推送功能：支持由服务器向客户端推送数据的推送功能
- 减少通信量：只要建立起 WebSocket 连接，就希望一直保持连接状态
更大的地址空间、扩展的地址层次结构、灵活的首部格式、改进的选项、允许协议继续扩充、支持资源的预分配
心跳机制是定时发送一个自定义的结构体(心跳包)，让对方知道自己还活着，以确保连接的有效性的机制
长连接，指在一个连接上可以连续发送多个数据包，在连接保持期间，如果没有数据包发送，需要双方发链路检测包