系列文章目录
什么是计算机网络?
什么是网络协议?
计算机网络的结构
数据交换之电路交换
数据交换之报文交换和分组交换
分组交换 vs 电路交换
计算机网络性能(1)------速率、带宽、延迟
计算机网络性能(2)------时延带宽积、丢包率、吞吐量/率
计算机网络体系结构概念
OSI参考模型基本概念
OSI参考模型中非端-端层(物理层、数据链路层、网络层)功能介绍
OSI参考模型中端-端层(传输层、会话层、表示层、应用层)功能介绍
TCP/IP参考模型基本概念,包括五层参考模型
网络应用的体系结构
网络应用进程通信
用户自己PC机上应用的进程与服务器端应用的进程进行通信。这就是网络应用的核心。
进程间通信构成了网络应用的基础。
Q:进程?
A:主机上运行的程序。
Q:同一主机上运行的进程之间如何通信?
A:进程间通信机制、操作系统提供。
Q:不同主机上运行的进程间如何通信?
A:消息交换。
- 客户机进程: 发起通信的 进程
- 服务器进程: 等待通信请 求的进程
- 采用P2P架构的应用也存在客户机进程/ 服务器进程之分。
不同主机间进程通信依靠套接字机制,是由操作系统提供的一种抽象,它把网络的硬件基础设施和网络协议栈抽象为Socket套接字。进程通过套接字这个抽象使用下层协议和硬件。
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进程间通信利用socket发送/接收消息实现
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Socket像门一样,发送方将消息送到门外邮箱,发送方依赖(门外的)传输基础设施将消息传到接收方所在主机,并送到接收方的门外,接收方从门外获取消息。
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传输基础设施向进程提供API。如果要开发网络应用,就要调用这些API,就要使用Socket。所以网络应用开发经常也叫Socket编程。
如何寻址进程?
既然网络应用之间通信依靠消息交换,那这个消息发出去之后,底层的传输基础设施怎么正确地送到目的进程?那就有一个进程的标识问题,这就是寻址。寻址是网络中一个常用的概念,很多层都有寻址这个概念。
不同主机上的进程间通信,那么每个进程必须拥有标识符。
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首先要标识主机。标识主机通过IP地址,IP地址能够唯一地标识Internet上的一台主机,就和我们的身份证号码一样。
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然后标识一台主机上的进程。
主机有了IP地址后,是否足以定位进程?当然不是,因为一个主机上可能同时跑着很多应用,也就有很多进程。所以需要额外的机制区分这台主机上不同的进程。
所以需要为主机上每一个需要通信的进程分配一个端口号。有一些端口号是大家约定的不能随便用的,比如HTTP Server运行在80端口,Mail Server运行在25端口。
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最终,IP地址+端口号就能唯一地标识网络上的进程。
如下图所示。
应用层协议是什么?
消息交换具体怎么做,比如消息的格式等等,以怎么的顺序来交换,这就依靠应用层协议。
网络应用需要遵循应用层协议。
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应用层协议有公开的协议,由 RFC(Request For Comments 来定义,由IETF组织来维护,应用遵循公开的协议可以实现互操作。
如果我们想要了解关于某个协议的权威信息,就去读RFC文档。
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也有私有协议,比如多数P2P文件共享应用。
应用层协议的内容
- 消息的类型(type)。比如请求消息和响应消息。
- 消息的语法(syntax)/格式。比如消息中有哪些字段(field),每个字段如何描述。
- 字段的语义(semantics)。比如字段中信息的含义。
- 规则(rules)。比如进程何时或如何发送/响应消息。
总结
网络应用不同之间依靠进程之间的信息交换,那要对进程进行寻址,就用到IP地址+端口号,消息的具体交换遵循应用层协议。协议中会规定一些内容。