1. 網絡分層:
T C P / I P協議族分爲四層：鏈路層、網絡層、運輸層和應用層，每一層各有不同的責任。在T C P / I P中，網絡層和運輸層之間的區別是最爲關鍵的：網絡層（ I P）提供點到點的服務，而運輸層（ T C P和U D P）提供端到端的服務。這三層通常是在操作系統內核中實現。因此用戶一般不涉及。編程時，編程界面有兩種形式：一、是由內核心直接提供的系統調用；二、使用以庫函數方式提供的各種函數。前者爲核內實現，後者爲核外實現。用戶服務要通過核外的應用程序才能實現，所以要使用套接字(socket)來實現。
2. 數據鏈路層協議列舉:
PPP：點對點協議
3. IP地址的計算
前16位是網絡號, 即：
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10** **** |
A類 |
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110* **** |
B類 |
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1110 **** |
C類 |
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1111 0*** |
D類 |
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1111 1*** |
E類 |
特殊的IP地址：
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127.*.*.1 |
環回地址 |
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192．*.*.* |
局域地址 |
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*.*.*.0 |
不能作爲目標地址 |
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*.*.*.255 |
不能作爲源地址，廣播地址 |
4. 子網掩碼:
除了I P地址以外，主機還需要知道有多少比特用於子網號及多少比特用於主機號。這是在引導過程中通過子網掩碼來確定的。這個掩碼是一個32 bit的值，其中值爲1的比特留給網絡號和子網號，爲0的比特留給主機號。
5．網絡協議簡介：
IP： 網間協議(Internet Protocol) 負責主機間數據的路由和網絡上數據的存儲。同時爲ICMP，TCP，UDP提供分組發送服務。用戶進程通常不需要涉及這一層。
ARP： 地址解析協議(Address Resolution Protocol)
此協議將網絡地址映射到硬件地址。
RARP： 反向地址解析協議(Reverse Address Resolution Protocol)
此協議將硬件地址映射到網絡地址
ICMP： 網間報文控制協議(Internet Control Message Protocol)
此協議處理信關和主機的差錯和傳送控制。
TCP： 傳送控制協議(Transmission Control Protocol)
這是一種提供給用戶進程的可靠的全雙工字節流面向連接的協議。它要爲用戶進程提供虛電路服務，併爲數據可靠傳輸建立檢查。（注：大多數網絡用戶程序使用TCP）
UDP： 用戶數據報協議(User Datagram Protocol)
這是提供給用戶進程的無連接協議，用於傳送數據而不執行正確性檢查。
FTP： 文件傳輸協議(File Transfer Protocol)
允許用戶以文件操作的方式（文件的增、刪、改、查、傳送等）與另一主機相互通信。
SMTP： 簡單郵件傳送協議(Simple Mail Transfer Protocol)
SMTP協議爲系統之間傳送電子郵件。
TELNET：終端協議(Telnet Terminal Procotol)
允許用戶以虛終端方式訪問遠程主機
HTTP： 超文本傳輸協議(Hypertext Transfer Procotol)
TFTP: 簡單文件傳輸協議(Trivial File Transfer Protocol)
6. 網間進程通信：
進程通信的概念最初來源於單機系統。由於每個進程都在自己的地址範圍內運行，爲保證兩個相互通信的進程之間既互不干擾又協調一致工作，操作系統爲進程通信提供了相應設施，如UNIX BSD中的管道（pipe）、命名管道（named pipe）和軟中斷信號（signal），UNIX system V的消息（message）、共享存儲區（shared memory）和信號量（semaphore)等，但都僅限於用在本機進程之間通信。網間進程通信要解決的是不同主機進程間的相互通信問題（可把同機進程通信看作是其中的特例）。爲此，首先要解決的是網間進程標識問題。這時不能在用進程號（process ID）唯一標識，需要通過（協議，本地地址，本地端口號）來表示其唯一性。
其次，操作系統支持的網絡協議衆多，不同協議的工作方式不同，地址格式也不同。因此，網間進程通信還要解決多重協議的識別問題。爲了解決上述問題，TCP/IP協議引入了下列幾個概念。
端口：網絡中可以被命名和尋址的通信端口，是操作系統可分配的一種資源。按照OSI七層協議的描述，傳輸層與網絡層在功能上的最大區別是傳輸層提供進程通信能力。從這個意義上講，網絡通信的最終地址就不僅僅是主機地址了，還包括可以描述進程的某種標識符。爲此，TCP/IP協議提出了協議端口（protocol port，簡稱端口）的概念，用於標識通信的進程。
端口是一種抽象的軟件結構（包括一些數據結構和I/O緩衝區）。應用程序（即進程）通過系統調用與某端口建立連接（binding）後，傳輸層傳給該端口的數據都被相應進程所接收，相應進程發給傳輸層的數據都通過該端口輸出。在TCP/IP協議的實現中，端口操作類似於一般的I/O操作，進程獲取一個端口，相當於獲取本地唯一的I/O文件，可以用一般的讀寫原語訪問之。
類似於文件描述符，每個端口都擁有一個叫端口號（port number）的整數型標識符，用於區別不同端口。由於TCP/IP傳輸層的兩個協議TCP和UDP是完全獨立的兩個軟件模塊，因此各自的端口號也相互獨立，如TCP有一個255號端口，UDP也可以有一個255號端口，二者並不衝突。
端口號的分配是一個重要問題。有兩種基本分配方式：第一種叫全局分配，這是一種集中控制方式，由一個公認的中央機構根據用戶需要進行統一分配，並將結果公佈於衆。第二種是本地分配，又稱動態連接，即進程需要訪問傳輸層服務時，向本地操作系統提出申請，操作系統返回一個本地唯一的端口號，進程再通過合適的系統調用將自己與該端口號聯繫起來（綁紮）。TCP/IP端口號的分配中綜合了上述兩種方式。TCP/IP將端口號分爲兩部分，少量的作爲保留端口，以全局方式分配給服務進程。因此，每一個標準服務器都擁有一個全局公認的端口（即周知口，well-known port），即使在不同機器上，其端口號也相同。剩餘的爲自由端口，以本地方式進行分配。TCP和UDP均規定，小於256的端口號才能作保留端口。
地址：網絡通信中通信的兩個進程分別在不同的機器上。在互連網絡中，兩臺機器可能位於不同的網絡，這些網絡通過網絡互連設備（網關，網橋，路由器等）連接。因此需要三級尋址：
l 某一主機可與多個網絡相連，必須指定特定網絡地址；
l 網絡上每一臺主機應有其唯一的地址；
l 每一主機上的每一進程應有在該主機上的唯一標識符。
通常主機地址由網絡ID和主機ID組成，在TCP/IP協議中用32位整數值表示；TCP和UDP均使用16位端口號標識用戶進程。
網絡字節順序：不同的計算機存放多字節值的順序不同，有的機器在起始地址存放低位字節（低價先存），有的存高位字節（高價先存）。爲保證數據的正確性，在網絡協議中須指定網絡字節順序。TCP/IP協議使用16位整數和32位整數的高價先存格式，它們均含在協議頭文件中。
連接：兩個進程間的通信鏈路稱爲連接。連接在內部表現爲一些緩衝區和一組協議機制，在外部表現出比無連接高的可靠性。
半相關：網絡中用一個三元組可以在全局唯一標誌一個進程：（協議，本地地址，本地端口號）
全相關：一個完整的網間進程通信需要由兩個進程組成，並且只能使用同一種高層協議。也就是說，不可能通信的一端用TCP協議，而另一端用UDP協議。因此一個完整的網間通信需要一個五元組來標識：（協議，本地地址，本地端口號，遠地地址，遠地端口號）
7. 客戶機/服務器模式
在TCP/IP網絡中兩個進程間的相互作用的主機模式是客戶機/服務器模式(Client/Server model)。該模式的建立基於以下兩點：1、非對等作用；2、通信完全是異步的。客戶機/服務器模式在操作過程中採取的是主動請示方式：
首先服務器方要先啓動，並根據請示提供相應服務：（過程如下）
1、打開一通信通道並告知本地主機，它願意在某一個公認地址上接收客戶請求。
2、等待客戶請求到達該端口。
3、接收到重複服務請求，處理該請求併發送應答信號。
4、返回第二步，等待另一客戶請求
5、關閉服務器。
客戶方：
1、打開一通信通道，並連接到服務器所在主機的特定端口。
2、向服務器發送服務請求報文，等待並接收應答；繼續提出請求……
3、請求結束後關閉通信通道並終止。
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面向連接的套接字的系統調用時序圖 |
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無連接協議的套接字調用時序圖 |
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8. 服務器模型
循環服務器UDP： UDP服務器每次從套接字上讀取一個客戶端的請求,處理, 然後將結果返回給客戶機。沒有一個客戶端可以老是佔住服務端，對於每一個客戶機的請求總是能夠滿足.
循環服務器TCP： TCP服務器接受一個客戶端的連接,然後處理,完成了這個客戶的所有請求後,斷開連接. 只要客戶不斷開連接服務就被一直佔用，很少使用。
併發服務器TCP: 併發服務器的思想是每一個客戶機的請求並不由服務器直接處理,而是服務器創建一個 子進程來處理。它可以解決器客戶機獨佔服務器的情況，不過創建子進程是一種非常消耗資源的操作.
併發服務器多路複用I/O：select
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int select(int nfds,fd_set *readfds,fd_set *writefds, fd_set *except fds,struct timeval *timeout) void FD_SET(int fd,fd_set *fdset) void FD_CLR(int fd,fd_set *fdset) void FD_ZERO(fd_set *fdset) int FD_ISSET(int fd,fd_set *fdset) |
一般的來說當我們讀寫文件時,進程有可能在讀寫出阻塞,直到一定的條件滿足。比如我們從一個套接字讀數據時,可能緩衝區裏面沒有數據可讀(通信的對方還沒有發送數據過來),這個時候我們的讀調用就會等待(阻塞)，直到有數據可讀。如果我們不希望阻塞,我們的一個選擇是用select系統調用。只要我們設置好select的各個參數,那麼當文件可以讀寫的時候select回"通知"我們說可以讀寫了.
l readfds所有要讀的文件文件描述符的集合
l writefds所有要的寫文件文件描述符的集合
l exceptfds其他的服要向我們通知的文件描述符
l timeout超時設置
l nfds所有我們監控的文件描述符中最大的那一個加1
在我們調用select時進程會一直阻塞直到以下的一種情況發生. 1)有文件可以讀；2)有文件可以寫；3)超時所設置的時間到。爲了設置文件描述符我們要使用幾個宏.
l FD_SET將fd加入到fdset
l FD_CLR將fd從fdset裏面清除
l FD_ZERO從fdset中清除所有的文件描述符
l FD_ISSET判斷fd是否在fdset集合中
使用select的一個例子：
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int use_select(int *readfd,int n) { fd_set my_readfd; int maxfd; int i;
maxfd=readfd[0]; for(i=1;i<n;i++) { if(readfd[i]>maxfd) maxfd=readfd[i]; }
while(1) { /* 將所有的文件描述符加入 */ FD_ZERO(&my_readfd); for(i=0;i<n;i++) FD_SET(readfd[i],*my_readfd);
/* 進程阻塞 */ select(maxfd+1,& my_readfd,NULL,NULL,NULL);
/* 有東西可以讀了 */ for(i=0;i<n;i++) { if(FD_ISSET(readfd[i],&my_readfd)) { /* 原來是我可以讀了 */ we_read(readfd[i]); } } } } |
使用select後我們的服務器程序就變成了.
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while(1) { 設置監聽讀寫文件描述符(FD_*);
調用select;
如果是傾聽套接字就緒,說明一個新的連接請求建立 { 建立連接(accept); 加入到監聽文件描述符中去; } 否則說明是一個已經連接過的描述符 { 進行操作(read或者write); } } |
多路複用I/O可以解決資源限制的問題.着模型實際上是將UDP循環模型用在了TCP上面. 這也就帶來了一些問題.如由於服務器依次處理客戶的請求,所以可能會導致有的客戶會等待很久.
併發服務器UDP: 人們把併發的概念用於UDP就得到了併發UDP服務器模型. 併發UDP服務器模型和併發的TCP服務器模型一樣：創建一個子進程來處理的客戶請求。.
9. ISO（Open System Interconnect）七層模型
（1）應用層：與其他計算機進行通訊的一個應用，它是對應應用程序的通信服務的。例如，一個沒有通信功能的字處理程序就不能執行通信的代碼，從事字處理工作的程序員也不關心OSI的第7層。但是，如果添加了一個傳輸文件的選項，那麼字處理器的程序員就需要實現OSI的第7層。示例：telnet，HTTP,FTP,WWW,NFS,SMTP等。
（2）表示層：這一層的主要功能是定義數據格式及加密。例如，FTP允許你選擇以二進制或ASII格式傳輸。如果選擇二進制，那麼發送方和接收方不改變文件的內容。如果選擇ASII格式，發送方將把文本從發送方的字符集轉換成標準的ASII後發送數據。在接收方將標準的ASII轉換成接收方計算機的字符集。示例：加密，ASII等。
（3）會話層：他定義瞭如何開始、控制和結束一個會話，包括對多個雙向小時的控制和管理，以便在只完成連續消息的一部分時可以通知應用，從而使表示層看到的數據是連續的，在某些情況下，如果表示層收到了所有的數據，則用數據代表表示層。示例：RPC，SQL等。
（4）傳輸層：這層的功能包括是否選擇差錯恢復協議還是無差錯恢復協議，及在同一主機上對不同應用的數據流的輸入進行復用，還包括對收到的順序不對的數據包的重新排序功能。示例：TCP，UDP，SPX。
（5）網絡層：這層對端到端的包傳輸進行定義，他定義了能夠標識所有結點的邏輯地址，還定義了路由實現的方式和學習的方式。爲了適應最大傳輸單元長度小於包長度的傳輸介質，網絡層還定義瞭如何將一個包分解成更小的包的分段方法。示例：IP,IPX等。
（6）數據鏈路層：他定義了在單個鏈路上如何傳輸數據。這些協議與被討論的歌種介質有關。示例：ATM，FDDI等。
（7）物理層：OSI的物理層規範是有關傳輸介質的特性標準，這些規範通常也參考了其他組織制定的標準。連接頭、針、針的使用、電流、電流、編碼及光調製等都屬於各種物理層規範中的內容。物理層常用多個規範完成對所有細節的定義。示例：Rj45，802.3等。
網絡七層結構優點：它體現了層次間的無關性：高層系統只需要瞭解較低一層系統的功能和接口，可以更好的關注本層系統的設計與實現，這樣極大的簡化了系統的複雜性。可擴展性：針對同樣的功能，我可以在保證提供相同接口的情況下，提供不同的實現方式來滿足各種需求。其實在我們平時在設計系統考慮好了結構層次，不但能簡化複雜性，減小風險，還能開發和測試上節省項目管理成本。軟件開發有一個這樣的原則，系統設計的越好，項目管理成本越低的越好，產品質量越好，開發也會相對輕鬆。
網絡協議：主要由語義、語法、時序三部分來定義數據傳輸的順序、數據的格式及內容等方面有一個約定或規則，從而保證網絡中的計算機與終端間要想正確的傳送信息和數據。
協議棧：在網絡中，爲了完成通信，必須使用多層上的多種協議。這些協議按照層次順序組合在一起，構成了協議棧(Protocol Stack)，也稱爲協議族(Protocol Suite)。