web编程之网络基础

一、TCP、IP网络：

TCP/IP是"Transmission Control Protocol/Internet Protocol"的简写，翻译成中文为传输控制协议/互联网络协议。TCP/IP是一种网络通信协议，它规范了网络上所有通信设备，尤其是一个主机与另一个主机之间的数据往来格式及传送方式。TCP/IP 是Internet 的基础协议，也是一种计算机数据打包和寻址的标准方法。

1.1：计算机网络综述：

计算机网络指将地理位置不同、具有独立功能的多台计算机及外部设备，通过通信线连接起来，再网络操作系统、网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。主机主要分为两种：服务器和客户端。再Internet中提供服务的主机叫做服务器；通过访问服务器从而获得有用信息的主机叫做客户端。

1.网络分层：

每一层的功能都是相互独立，这使得它们可以仅完成自己的任务，比如传输、编码等。

TCP/IP将网络分为4层结构，分别是应用层、传输层、网络层、接口层。

应用层HTTP、SMTP等，是网络应用开发的重点传输层TCP或UDP网络层IP接口层处理物理细节

TCP/IP网络分层解释如下：

应用层：为用户的进程提供服务，应用层负责发送及接收什么数据、如何解释数据、如何呈现数据、如何加密数据等问题，是网络应用程序开发者重点打交道的对象。传输层：为两个主机的不同端口之间的通信提供服务。端口是一种在同一个主机内的不同通道之间进行寻址的方式。传输层的发送方与接收方在物理上无须相邻。TCP/IP的传输层包括2中协议：TCP/UDP。TCP提供可靠的有序传输，UDP提供非可靠的传输。网络层：为两个主机之间提供通信服务。网络层定义了数据如何被封装为传送报，并且定义了不同主机之间寻址方式。接口层：负责相邻物理设备之间的信息传输。接口层的工作非常多且复杂，它需要完成接口层的数据组装，加入必要的控制和校验数据，并且将二进制数据流(0/1)转换为物理链上的标准水平。

2.网络设备：

网络设备及部件是连接到网络的物理实体。

网络传输及数据交换作用的设备，具体有：集线器、交换机、网桥、路由器、网关、网络接口卡、无线接入点、调制解调器、光缆等。

集线器：是接口层设备。集线器是网络互连的最简单设备，它接收并识别网络信号，然后再生成信号并将其发送到网络的其他分支上。

交换机：是接口层设备，也是网络互联中最常用的设备。

网桥：是接口层设备。网桥通常用于物理异构的网络之间相互连接，比如以太网和令牌网之间。

路由器：是网络层设备。路由器是互联网的主要结点设备，通过发送者、接收者的IP地址和路由算法决定数据的收发路径。

网关：是一个通用概念，主要指不同网络环境之间协议转换，一般为应用层。

调试解释器：‘俗称：猫’，是接口层设备，用于连接计算机网络与传统通信网。‘猫’将计算机的数字信号转译成能够再常规电话线中传输模拟信号。因为模拟信道的传输距离更长，所以长距离的网络传输一般都需要经过’猫’转换。常见的家用’猫’：56k猫、ADSL猫、光钎猫。

无线接入点：是接口层设备。将有线网络转为无线网络，最常用的无线接入点 WIFI。

防火墙：是传输层及应用层的设备。防火墙通常位于不同网络的边界处，主要防止恶意程序及数据进入内部网路，或者防止机密信息泄露到广域网中。

3.IP地址：

网络地址：是一个网络层概念，是互联网上主机再网络中具有逻辑地址，Internet 上采用IP地址表示网络地址。当前两种形式IP地址：IPV4、IPV6。

4.域名:

由于IP地址由纯数字组成，很难让人记忆，且不能表达功能、地理位置等附加含义，所以再TCP/IP网络形成不久，标准化组织就定义了域名这种主机地址表达方式。域名：是一个应用层概念，用于再数据传输时标识计算机的电子方位(有时也指地理位置、地理上的域名或有行政自主权的一个地方区域)。简单理解：域名是一个IP地址’面具’。域名中的标号都由英文字母和数字组成，每个标号不超过63个字符，也不区分大小写字母。标号中除连字符(-)外不能使用其他标点符号。级别最低的域名写在最左边，而级别最高的域名写在最右边。

5.URL：

为统一资源定位符，用来表示Internet上资源位置的标准。资源位置包括资源所在的主机及其在主机内的访问路径。这里所说的资源是指Internet上任何可访问的对象，包括文本、图像、视频流等。URL标准形式如下：

[协议:]//[主机]:[端口]/[路径]?[参数] # 举个栗子： https://51easymaster.com/?only=0

[协议]可以是：HTTP、FTP等应用层协议；

[主机]：是域名或IP地址；

[端口]：是传输层端口号；

[路径]：是以斜杠, '/'分割的主机内的路径；

[参数]：是以’&'分割的若干键值对。

1.2：TCP和UDP：

TCP/IP的传输层是网络中承上启下的关键一层，向上对应用层提供服务，向下将应用信息封装为网络信息。传输层连接主机之间的进程，同一主机中不同进程的网络通信端口进行区分，所以传输层为主机提供的是端口到端口的服务。

1.端口：

这里所说的端口，不是计算机硬件I/O端口，而是软件级概念。就像IP地址是网络层的寻址方式，端口是传输层的寻址方式。端口是一个16位二进制数表达的正整数，数字范围为0~65535。

注意：TCP和UDP可以在同一主机上使用相同的端口而互不干扰。例如TCP有一个66号端口，UDP也可以有一个66号端口，两者并不冲突。

Internet标准应用层协议默认端口使用：

端口号传输层协议应用层协议解释80TCPHTTP互联网应用最广泛一种网络协议21TCPFTPFTP的传输效率非常高，所以在网络上传输打的文件时，一般也采用该协议23TCPTELNET互联网远程登录服务的标准协议和主要方式443TCPHTTPS提供加密和通过安全端口传输的另一种HTTP。对一些安全较高的网站，如银行，证券等69UDPTFTP简单文件传输协议，主要用于轻量级设备启动时从网络下载启动代码22TCPSSHSSH是目前较可靠、专为远程登录会话和其他网络服务提供安全性的协议，利用SSH协议可以有效防止远程管理过程中信息泄露问题25TCPSMTP简单邮件传输协议，它是一组用于从源地址到目的地址传送邮件的规则7001TCPHTTP网络服务器WebLogic的默认端口9080TCPHTTP网络服务器WebSphere的默认端口8080TCPHTTP很多开源网络服务器的默认端口，例如：Tomcat等5432TCPPostgresPostgreSQL数据库的默认连接端口1521TCPOracleOracle数据库的默认连接端口1080UDPQQ腾讯QQ软件的默认通信端口

2.TCP:

TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)是一种面向连接的、可靠、基于字节流的传输层通信协议。

TCP的特性如下：

有序性：为每个数据包编排序号，使接收端能够判断先后到达的次序混乱的数据包原本顺序。

正确性：TCP用一个checksum函数来检验数据是否有错误，在发送和接收时都要计算校验和，这是的接收端能够判断数据是否在传输过程中被破坏。

可靠性：发送端采用超时重传并有确认机制识别错误或丢失数据，进行重发。

可控性：接收端和发送端的网络质量通常不同，TCP采用滑动窗口协议和拥塞控制算法使用数据的发送速度达到合理值。

TCP采用面向连接的方式收发数据，在收发数据之前需要先建立连接，在数据传输之后释放连接，如图所示： 建立连接的三次握手过程如下：

建立连接时，客户端发送SYN包到服务器，并进入SYN_SENT状态，等待服务器确认。

服务器收到SYN包，反馈给客户端一个SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态。

客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK，客户端和服务器同时进入ESTABLISHED(TCP连接成功)状态，完成三次握手。

建立连接后双发相互发送消息。

消息完成后可由任意一方发送关闭连接请求，关闭连接的过程如下：

关闭请求方(比如客户端)向另一方发送(比如服务器)一个带有FIN附加标记的报文段。服务器收到这个FIN报文段之后，并不立即用FIN报文段回复主机A，而是先向主机A发送一个确认序号ACK，同时通知自己相应的应用程序：对方要求关闭连接，使应用程序做相应的清理工作。服务器的应用程序清理工作完成后，向客户端发送一个FIN报文段。客户端收到这个FIN报文段后，向服务器发送一个ACK，表示连接彻底释放。

3.UDP:

UDP(User Datagram Protocol)是一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单的不可靠信息传送服务。

UDP的特性如下：

1.数据可以随时发送、接收、没用建立、断开连接的过程，因此主机不需要维护复杂的连接状态。

2.UDP不保证数据的可靠传输，仅仅尽最大可能进行发送。

3.没有拥塞控制算法控制收发速率，程序需在应用层自行控制。

4.发送方的UDP对应用程序交付的报文，在添加首部后向下交付给IP层。既不拆分，也不合并。因此，应用程序需要选择合适的报文大小。

UDP协议适用应用场景：

吞吐量大(因为只做轻量级控制)、可以承受信息丢失(因为传输不可靠)。在网络状况良好的情况下，UDP的丢包率在实际情况下也非常少，所以仍有很多经典协议采用UDP进行传输，比如SNMP、NFS、DNS、BOOTP等。