互联网协议入门

介绍：https://www.ruanyifeng.com/blog/2012/05/internet_protocol_suite_part_i.html

每一层要进行通信，每一层都有相关的通信格式，下层的格式是在上层格式的基础上得出来的，最终通过屋里的网线进行通信。

互联网通信的整个过程

参考：https://www.ruanyifeng.com/blog/2012/06/internet_protocol_suite_part_ii.html
实际上，是每一层的信息一起嵌入到通信字段里面，一起发送过去的，然后收到后分别解析，建立通信。

互联网是如何工作的

参考：https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Learn/Common_questions/How_does_the_Internet_work

互联网如何运作？

参考：https://www.cloudflare.com/zh-cn/learning/network-layer/how-does-the-internet-work/
我们以本文为例。为了让您看到这篇文章，它以数千数据包的形式通过互联网逐个片段发送。这些数据包通过线缆和无线电波穿过路由器和交换机，从我们的Web 服务器一路传输到您的计算机或设备。您的计算机或智能手机收到这些数据包，并将它们传递到设备的浏览器，然后浏览器会解释这些数据包中的数据，以显示您正在阅读的文字。

此过程涉及的具体步骤有：

DNS 查询：当您的浏览器开始加载本网页时，首先可能进行 DNS 查询以查找 Cloudflare 网站的IP地址。
TCP 握手：浏览器打开与这个 IP 地址的连接。
TLS 握手：浏览器也在 Cloudflare Web 服务器和您的设备之间设置加密，使攻击者无法读取这两个端点之间传输的数据包。
HTTP 请求：浏览器请求此网页上显示的内容。
HTTP 响应：Cloudflare 的服务器以HTML、CSS 和 JavaScript 代码的形式传输内容，并分解为一系列数据包。一旦您的设备接收到数据包并验证已收到所有数据包，浏览器就会解释数据包中包含的 HTML、CSS 和 JavaScript 代码，以呈现有关互联网工作原理的本文。整个过程只需一两秒。

本质上，是上次的协议叠加在底层，然后通过底层物理信号传输和解析。

应用层》传输层》网络层

网络七层由下往上分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，一般编程人员接触最多的就是应用层和运输层，再往下的就是所谓的媒体层了，不是我们研究的对象。

下面是应用层、运输层，网络层、链路层通信协议概图。我们经常接触到的一般是：

http协议：应用层协议，并且http协议是基于tcp连接的，主要解决的是如何包装协议的

tcp协议：运输层协议，通常也叫做tcp/ip协议，主要解决数据如何在网络中传输

udp协议：运输层协议，用户数据报协议，不可靠的协议，只负责把应用层的协议的数据传送到ip层的数据报，而不管数据是否到达。

ip协议：网络层。

socket连接：长连接

http连接：短连接

实际上，传输层的TCP是基于网络层的IP协议的，而应用层的HTTP协议又是基于传输层的TCP协议的，而Socket本身不算是协议，就像上面所说，它只是提供了一个针对TCP或者UDP编程的接口。

TCP协议是以二进制数据流的形式解决传输层的事儿

RPC架构就是基于socket的通信，长连接，数据协议就是tcp

网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换，这个连接的一端称为一个socket。Socket的英文原义是“孔”或“插座”。作为BSD UNIX的进程通信机制，取后一种意思。通常也称作"套接字"，用于描述IP地址和端口，是一个通信链的句柄，可以用来实现不同虚拟机或不同计算机之间的通信。在Internet上的主机一般运行了多个服务软件，同时提供几种服务。每种服务都打开一个Socket，并绑定到一个端口上，不同的端口对应于不同的服务。Socket正如其英文原意那样，像一个多孔插座。一台主机犹如布满各种插座的房间，每个插座有一个编号，有的插座提供220伏交流电，有的提供110伏交流电，有的则提供有线电视节目。客户软件将插头插到不同编号的插座，就可以得到不同的服务。

# TCP优势

RPC:远程过程调用（分布式、微服务间的方法调用）

HTTP:无状态，每次请求都要发送一个request，服务器响应之后就断掉（http header中的keep-alive指的是tcp）

TCP:面向连接，三次握手保证通信可靠

UDP:非面向连接，不可靠，速度快（可以手动对数据收发进行验证，IM系统多采用，QQ）

Socket:TCP协议的接口实现，面向传输层进行网络编程, socket并不是一种协议，是在程序员层面上对TCP/IP协议的封装和应用。其实是一个调用接口，方便程序员使用TCP/IP协议栈而已。程序员通过socket来使用tcp/ip协议。但是socket并不是一定要使用tcp/ip协议，Socket编程接口在设计的时候，就希望也能适应其他的网络协议。

http接口是在接口不多、系统与系统交互较少的情况下，解决信息孤岛初期常使用的一种通信手段；优点就是简单、直接、开发方便。利用现成的http协议进行传输。但是如果是一个大型的网站，内部子系统较多、接口非常多的情况下，RPC框架的好处就显示出来了，首先（基于TCP协议的情况下）就是长链接，不必每次通信都要像http 一样去3次握手什么的，减少了网络开销
TCP 三次握手：握手过程中并不传输数据，在握手后服务器与客户端才开始传输数据，理想状态下，TCP 连接一旦建立，在通讯双方中的任何一方主动断开连接之前 TCP 连接会一直保持下去。

Socket 定义

Socket 是对 TCP/IP 协议的封装，是针对TCP或UDP的具体接口实现，提供了在传输层进行网络编程的方法, Socket 只是个接口不是协议，通过 Socket 我们才能使用 TCP/IP 协议，除了 TCP，也可以使用 UDP 协议来传递数据。

创建 Socket 连接的时候，可以指定传输层协议，可以是 TCP 或者 UDP，当用 TCP 连接，该Socket就是个TCP连接，反之。

Socket 原理

Socket 连接,至少需要一对套接字，分为 clientSocket，serverSocket 连接分为3个步骤:

(1) 服务器监听:服务器并不定位具体客户端的套接字，而是时刻处于监听状态；

(2) 客户端请求:客户端的套接字要描述它要连接的服务器的套接字，提供地址和端口号，然后向服务器套接字提出连接请求；

(3) 连接确认:当服务器套接字收到客户端套接字发来的请求后，就响应客户端套接字的请求,并建立一个新的线程,把服务器端的套接字的描述发给客户端。一旦客户端确认了此描述，就正式建立连接。而服务器套接字继续处于监听状态，继续接收其他客户端套接字的连接请求.

Socket为长连接：通常情况下Socket 连接就是 TCP 连接，因此 Socket 连接一旦建立,通讯双方开始互发数据内容，直到双方断开连接。在实际应用中，由于网络节点过多，在传输过程中，会被节点断开连接，因此要通过轮询高速网络，该节点处于活跃状态。

很多情况下，都是需要服务器端向客户端主动推送数据，保持客户端与服务端的实时同步。

若双方是 Socket 连接，可以由服务器直接向客户端发送数据。

若双方是 HTTP 连接，则服务器需要等客户端发送请求后，才能将数据回传给客户端。

因此，客户端定时向服务器端发送请求，不仅可以保持在线，同时也询问服务器是否有新数据，如果有就将数据传给客户端。

一个完整的RPC架构里面包含了四个核心的组件，分别是Client,Server,Client Stub以及Server Stub，这个Stub大家可以理解为存根。分别说说这几个组件：

客户端（Client），服务的调用方。

服务端（Server），真正的服务提供者。

客户端存根，存放服务端的地址消息，再将客户端的请求参数打包成网络消息，然后通过网络远程发送给服务方。

服务端存根，接收客户端发送过来的消息，将消息解包，并调用本地的方法。

TCP/HTTP与socket

TCP/HTTP与socket
首先回顾下计算机网络的五(七)层协议：物理层、数据链路层、网络层、传输层、(会话层、表示层)和应用层。那么从协议上来讲：

TCP是传输层协议，主要解决数据如何在网络中传输
HTTP 是应用层协议，主要解决如何包装数据（文本信息），是建立在tcp协议之上的应用。TCP协议是以二进制数据流的形式解决传输层的事儿，但对上层的应用开发极不友好，所以面向应用层的开发又产生了HTTP协议。
而socket 是针对TCP或UDP的具体接口实现，提供了在传输层进行网络编程的方法。

名词特点
RPC 远程过程调用（分布式、微服务间的方法调用）
HTTP 无状态，每次请求都要发送一个request，服务器响应之后就断掉（http header中的keep-alive指的是tcp）
TCP 面向连接，三次握手保证通信可靠
UDP 非面向连接，不可靠，速度快（可以手动对数据收发进行验证，IM系统多采用，QQ）
socket TCP协议的接口实现，面向传输层进行网络编程

而我们平时说的最多的socket是什么呢，实际上socket是对TCP/IP协议的封装，Socket本身并不是协议，而是一个调用接口(API)。

通过Socket，我们才能使用TCP/IP协议。

实际上，Socket跟TCP/IP协议没有必然的联系。

Socket编程接口在设计的时候，就希望也能适应其他的网络协议。

所以说，Socket的出现只是使得程序员更方便地使用TCP/IP协议栈而已，是对TCP/IP协议的抽象，

从而形成了我们知道的一些最基本的函数接口，比如create、listen、connect、accept、send、read和write等等。
“我们在传输数据时，可以只使用(传输层)TCP/IP协议，但是那样的话，如果没有应用层，便无法识别数据内容

四、TCP和UDP的区别

1、TCP是面向链接的，虽然说网络的不安全不稳定特性决定了多少次握手都不能保证连接的可靠性，但TCP的三次握手在最低限度上(实际上也很大程度上保证了)保证了连接的可靠性;

而UDP不是面向连接的，UDP传送数据前并不与对方建立连接，对接收到的数据也不发送确认信号，发送端不知道数据是否会正确接收，当然也不用重发，所以说UDP是无连接的、不可靠的一种数据传输协议。

2、也正由于1所说的特点，使得UDP的开销更小数据传输速率更高，因为不必进行收发数据的确认，所以UDP的实时性更好。

知道了TCP和UDP的区别，就不难理解为何采用TCP传输协议的MSN比采用UDP的QQ传输文件慢了，但并不能说QQ的通信是不安全的，

因为程序员可以手动对UDP的数据收发进行验证，比如发送方对每个数据包进行编号然后由接收方进行验证啊什么的，

即使是这样，UDP因为在底层协议的封装上没有采用类似TCP的“三次握手”而实现了TCP所无法达到的传输效率。

HTTP协议是建立在请求/响应模型

2、HTTP协议是建立在请求/响应模型上的。

首先由客户建立一条与服务器的TCP链接，并发送一个请求到服务器，

请求中包含请求方法、URI、协议版本以及相关的MIME样式的消息。

服务器响应一个状态行，包含消息的协议版本、一个成功和失败码以及相关的MIME式样的消息。

HTTP/1.0为每一次HTTP的请求/响应建立一条新的TCP链接，

因此一个包含HTML内容和图片的页面将需要建立多次的短期的TCP链接。

一次TCP链接的建立将需要3次握手。

另外，为了获得适当的传输速度，则需要TCP花费额外的回路链接时间（RTT）。

每一次链接的建立需要这种经常性的开销，而其并不带有实际有用的数据，只是保证链接的可靠性，因此HTTP/1.1提出了可持续链接的实现方法。

HTTP/1.1将只建立一次TCP的链接而重复地使用它传输一系列的请求/响应消息，因此减少了链接建立的次数和经常性的链接开销。

3、结论：

虽然HTTP本身是一个协议，但其最终还是基于TCP的。不过，目前，有人正在研究基于TCP+UDP混合的HTTP协议。
此图就代表一个单独的服务

一个服务，未必要有所有的层，可能其中的某几个层就能组件成一个服务

TCP/IP Socket

我们在传输数据时，可以只使用(传输层)TCP/IP协议，但是那样的话，如果没有应用层，便无法识别数据内容。如果想要使传输的数据有意义，则必须使用到应用层协议。
　　应用层协议有很多，比如HTTP、FTP、TELNET等，也可以自己定义应用层协议。
　　WEB使用HTTP协议作应用层协议，以封装HTTP文本信息，然后使用TCP/IP做传输层协议将它发到网络上。

建立网络通信连接至少要一对端口号(socket)。socket本质是编程接口(API)，对TCP/IP的封装，TCP/IP也要提供可供程序员做网络开发所用的接口，这就是Socket编程接口;HTTP是轿车，提供了封装或者显示数据的具体形式;Socket是发动机，提供了网络通信的能力。

Socket的英文原义是"孔"或"插座"。作为BSD UNIX的进程通信机制，取后一种意思。通常也称作"套接字"，用于描述IP地址和端口，是一个通信链的句柄，可以用来实现不同虚拟机或不同计算机之间的通信。在Internet上的主机一般运行了多个服务软件，同时提供几种服务。每种服务都打开一个Socket，并绑定到一个端口上，不同的端口对应于不同的服务。

Socket正如其英文原意那样，像一个多孔插座。一台主机犹如布满各种插座的房间，每个插座有一个编号，有的插座提供220伏交流电，有的提供110伏交流电，有的则提供有线电视节目。客户软件将插头插到不同编号的插座，就可以得到不同的服务

具体每层都得链接和通信

参考：https://blog.csdn.net/qq_35475714/article/details/107627998

6. 物理层

在物理层上传输的数据单位是比特，每层都会有通信和交互

网络通信原理与IP地址的分配原理，网络七层由下往上分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层相关推荐

网络通信原理与IP地址的分配原理
文章目录一.操作系统基础二.网络通信原理 2.1 为什么要有网络: 2.1 互联网的本质就是一系列的网络协议 2.2 OSI七层协议三.tcp/ip五层模型讲解 3.1 物理层 3.2 数据链路 ...
TCP\IP 协议栈中的协议物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层
粉丝不过W 7 层体系的 OSI 参考模型,低层为 1~4 层:面向通信, 高层为 5~7 层:面向信息处理物理层(Physical Layer) 利用一些物理媒体, 如双纽线. 同轴电缆等传递信 ...
简述ip地址的abc类如何划分_面试官问：讲讲IP地址的分配原理
网络模型介绍在计算机网络中有著名的OSI七层协议体系结构,概念清楚,理论完整,但是它既复杂又不实用.TCP/IP体系结构则不同,得到了广泛的应用.最终结合OSI和TCP/IP的优点,采用了一种只有五 ...
深入剖析DHCP服务IP地址自动分配原理
以下内容摘自笔者最新出版的<深入理解计算机网络>一书,目前该书已在当当网和京东网上可以正式预订了: 当当网链接:http://product.dangdang.com/main/produ ...
计算机网络1——IP地址的分配原理
目录 1. ISO七层网络模型 2. 网络模型介绍 3. 分类的IP地址 3.1 IP地址的表示方法 3.2 常用IP地址的指派范围 3.2.1 网络号指派范围 3.2.2 主机号指派范围 3.2.3 ...
面试官问：讲讲IP地址的分配原理？
点击上方"朱小厮的博客",选择"设为星标" 后台回复"书",获取来源:22j.co/bUep 网络模型介绍在计算机网络中有著名的OSI七 ...
IPv4地址的分配原理
声明:尊重原创,查看原文请点击[IP地址的分配原理] 转发目的为了构建[计算机网络]专栏,收集相关优秀文章,并创建自己的文章.方便自己和他人系统的学习相关知识,感谢原文. 网络模型介绍在计算机网络中 ...
计算机网络-DHCP的工作原理，IP地址如何获取
我们计算机的IP地址如何来的 DHCP的工作原理 DHCP的一些疑惑解答我们计算机的IP地址如何来的看了前面交换机.路由器.网络包传输的文章,那么就知道要连上网络,就需要IP地址,那么IP地址是如 ...
什么是IP地址 IP地址的工作原理
IP 地址的工作原理如果您想了解特定设备为何未按预期方式进行连接,或者想要排查网络无法正常工作的可能原因,它可以帮助您了解 IP 地址的工作原理. 互联网协议的工作原理与任何其他语言相同,即使用设定 ...

网络通信原理与IP地址的分配原理，网络七层由下往上分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层