网络部分--网络基础相关

网络相关基础

TCP/IP网络模型

应用层

含义：应用层是应用程序的入口，我们的电脑或手机使用的软件都是在应用层实现的。

应用层协议：HTTP,HTTPS,FTP,Telenet,DNS等。

传输层

应用层的数据包会传给传输层，传输层是为应用层提供网络支持的。

传输层协议：TCP UDP等

TCP与UDP

TCP协议：全称传输控制协议，大部分应用使用的都是传输层协议。TCP具有流量控制，超时重传，拥塞控制等，都是为了保证数据包可靠的传输给对方。

UDP协议：UDP相对来说比较简单，只负责发送数据包，并不关心数据包是否能够到达，但实时性能比TCP更好一点。

应用需要传送的数据可能会非常大，如果直接传输就不好控制，因此当传输层的数据包大小超过MSS，就要将数据包分块，这样即使中途中有包丢失，只需要传送相应的数据包即可，在TCP协议中，我们把每个包分块称为一个TCP段。

端口：当设备作为接收方时，传输层则要负责把数据包传给应用，但是一台设备上可能会有很多应用在接收或者传输数据，因此需要用一个编号将应用区分开来，这个编号就是端口。

网络层

网络层：传送到设备的真正实现者，传输层是负责让其作为应用数据传输之间的媒介，帮助应用到应用的通信，实际传输功能交给网络层。

网络层协议：IP协议等

IP协议

作用：IP协议会将传输层的报文作为数据部分，再加上IP包头组装成IP报文，如果IP报文大小超过MTU，就会再次分片，得到的一个即将发送的IP报文。

对于数据从一个设备传送到另一台设备，世界上的设备有很多，又该如何找到对方呢。因此IP地址会给设备进行编号。

我们一般用IP地址给设备进行编号，对于IPV4协议，IP地址共32位，分成了四段，每段都是8位。

IP地址：网络号和主机号

网络号：负责标识该 IP 地址是属于哪个「子网」的

主机号：，负责标识该 IP 地址是属于哪个「子网」的

网络接口层

含义：生成了IP头部之后，在 IP 头部的前面加上 MAC 头部，并封装成数据帧（Data frame）发送到网络上。

核心作用

负责把 IP 数据包封装成帧，在物理网络上收发

屏蔽底层不同硬件（以太网、WiFi、PPP、4G）差异，向上只提供统一接口给 IP 层

完成帧封装、MAC 寻址、差错校验、比特流传输

键入网址到网页显示，期间发生了什么

HTTP超文本传输协议

解析URL

键入网址第一步就是解析URL。因此浏览器第一部工作就是对URL进行解析。

一条合格的URL应该包含如下元素：http+//+web服务器+/+目录名+/+.......+文件名

生产的HTTP请求信息

对URL进行解析之后，浏览器确定了Web服务器和文件名，接下来根据这些信息来生成HTTP请求消息。

Get请求（无请求体，参数拼成URL）

复制代码

GET /api/user/list?page=1&size=10&keyword=test HTTP/1.1
Host: 127.0.0.1:8080
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36
Accept: application/json,text/plain,*/*
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9
Connection: keep-alive
Cookie: token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9;uid=10086

字段说明

请求行： GET 资源地址?参数 HTTP/协议版本，GET 参数拼接在 URL 后

请求头：

Host：目标服务域名 + 端口（必填）

User-Agent：客户端浏览器 / 设备标识

Accept：客户端可接收的响应数据格式

Cookie：携带会话凭证、登录令牌

POST请求（JSON格式请求）

复制代码

POST /api/user/login HTTP/1.1
Host: api.xxx.com
Content-Type: application/json;charset=utf-8
Content-Length: 56
User-Agent: PostmanRuntime/7.37.0
Accept: */*

{"username":"admin","password":"123456","code":"888888"}

Content-Type:application/json：声明请求体是 JSON 数据

Content-Length：下方请求体字节长度，服务器用于解析报文

空行：请求头与请求体必须换行分隔，HTTP 规范强制要求

DNS域名解析

通过浏览器解析URL之后会生成HTTP消息，需要委托给操作系统将消息发送给Web服务器。

在发送之前，还需要查询服务器域名对应的IP地址，有一种服务专门保存了web服务器域名和IP的对应关系，他就是DNS服务器。在域名中，越靠右的位置表示其层次越高。

域名的层次关系：

• 根 DNS 服务器（.）

• 顶级域 DNS 服务器（.com）

• 权威 DNS 服务器（server.com）
域名的解析工作流程

1.客户端首先会发出一个 DNS 请求，问 www.server.com 的 IP 是啥，并发给本地 DNS 服务器（也就是客户端的 TCP/IP 设置中填写的 DNS 服务器地址）。

本地域名服务器收到客户端的请求后，如果缓存里的表格能找到 www.server.com，则它直接返回 IP 地址。如果没有，本地 DNS 会去问它的根域名服务器："老大，能告诉我 www.server.com 的 IP 地址吗？" 根域名服务器是最高层次的，它不直接用于域名解析，但能指明一条道路。

根 DNS 收到来自本地 DNS 的请求后，发现后置是 .com，说："www.server.com 这个域名归 .com 区域管理"，我给你 .com 顶级域名服务器地址给你，你去问问它吧。"

本地 DNS 收到顶级域名服务器的地址后，发起请求问"老二，你能告诉我 www.server.com 的 IP 地址吗？"

顶级域名服务器说："我给你负责 www.server.com 区域的权威 DNS 服务器的地址，你去问它应该能问到"。

本地 DNS 于是转向问权威 DNS 服务器："老三，www.server.com对应的IP是啥呀？" server.com 的权威 DNS 服务器，它是域名解析结果的原出处。为啥叫权威呢？就是我的域名我做主。

权威 DNS 服务器查询后将对应的 IP 地址 X.X.X.X 告诉本地 DNS。

本地 DNS 再将 IP 地址返回客户端，客户端和目标建立连接。

至此，我们完成了 DNS 的解析过程。现在总结一下，整个过程我画成了一个图。

协议栈

通过DNS解析到IP地址后，就可以把HTTP的传输工作交给协议栈。协议栈的内部分为几个部分，分别承担不同的工作。上下关系是有一定的规则的，上面的部分会向下面的部分委托工作，下面的部分收到委托的工作并执行。

TCP

HTTP 是基于 TCP 协议传输的，所以在这我们先了解下 TCP 协议。

IP

TCP模块在执行连接、收发、断开等各阶段操作时，都需要委托 IP 模块将数据封装成网络包发送给通信对象。

报文详解：

在 IP 协议里面需要有源地址 IP 和目标地址 IP：

• 源地址IP，即是客户端输出的 IP 地址；

• 目标地址，即通过 DNS 域名解析得到的 Web 服务器 IP。

因为 HTTP 是经过 TCP 传输的，所以在 IP 包头的协议号，要填写为 06（十六进制），表示协议为 TCP。

MAC

生成了 IP 头部之后，接下来网络包还需要在 IP 头部的前面加上 MAC 头部。

网卡

网络包只是存放在内存中的一串二进制数字信息，没有办法直接发送给对方。因此，我们需要将数字信息转换为电信号，才能在网线上传输，也就是说，这才是真正的数据发送过程。

负责执行这一操作的是网卡，要控制网卡还需要靠网卡驱动程序。

网卡驱动获取网络包之后，会将其复制到网卡内的缓存区中，接着会在其开头加上报头和起始帧分界符，在末尾加上用于检测错误的帧校验序列。

最后网卡会将包转为电信号，通过网线发送出去。