簡單的網絡協議概述

文章目錄

網絡協議

這一篇文章主要是概述網絡協議以及網絡協議的分層。首先，我們來思考一個問題，如何讓兩臺計算機甚至多臺計算機之間進行通信呢？回答這個問題之前，我們先來想想生活中兩個人是如何交流的呢？這個我們都知道，是通過語言，相同的語言（例如：漢語）。只有操着相同語言的兩個人才能進行交流，這裏的語言就是一種協議。同樣的讓計算機交流起來也需要通過協議來處理。

什麼是協議呢？

下面我們通過下面這句話來總結協議的幾個要素：
我吃完了飯。 這是一句很普通的漢語句子，這個句子符合漢語的語法（主（我）謂（吃完了）賓（飯））、
然後也是一段有意義的話，表明了我當前做完了某件事情。最後是這段話也是順序的，我們不能說飯吃完了我。這樣是沒意義的。
通過上面這個例子，我們可以總結出協議三個要素：
1. 語法：語法就是一段內容要符合一定規則和格式，例如括號要成對，結束要有分號，漢語句子要有主謂賓
2. 語義：就是這一段內容代表了某種意義，例如：數字減去數字是有意義的，數字減去文本是沒有意義的。
3. 順序：就是先幹啥，後幹啥，比如先起牀，後穿衣服。
計算機之間進行通信就需要網絡協議。例如：我們輸入 http://www.baidu.com 。我們就可以得到如下響應信息：

 HTTP/1.1 200 OK
 Accept-Ranges: bytes
 Cache-Control: private, no-cache, no-store, proxy-revalidate, no-transform
 Connection: keep-alive
 Content-Length: 2381
 Content-Type: text/html
 Date: Sun, 15 Mar 2020 08:26:41 GMT
 Etag: "588604c8-94d"
 Last-Modified: Mon, 23 Jan 2017 13:27:36 GMT
 Pragma: no-cache
 Server: bfe/1.0.8.18
 Set-Cookie: BDORZ=27315; max-age=86400; domain=.baidu.com; path=/
<html> <head><meta http-equiv=content-type content=text/html;charset=utf-8>
<title>百度一下，你就知道</title>

這段響應的報文就符合協議的三要素。
第一：符合語法，只有按照上面那個格式來，瀏覽器纔會認，例如：首先是響應狀態，然後是首部，最後是請求體。
第二：符合語義，就是按照約定的意思來。例如：狀態200，表述的意思是網頁成功返回，如果不成功的話，就是我們常見的404，400等錯誤
第三：符合順序，你點擊瀏覽器，就會發送出一個HTTP請求，然後，纔會有上面一串HTTP的響應內容。

認識網絡協議

古代戰報傳送

我們先來看看古代戰報傳送的例子：將軍發命令，下屬來寫。寫完之後找人包裝蓋章，然後，把公文交給信號兵，沒信號兵每過一個關卡都要蓋公函，到達京城之後，再一層一層的往上傳。先看是發給哪個部門的，去掉一層包裝，再把內容發給上一級，最終送到皇上手上，皇上大人無需知道經過了哪些驛站關卡。只需要知道哪個將軍發的，發的什麼。用中文寫的還是用英文寫的就OK了。
從架構分層的角度上我們來分析下這個過程。
這裏的將軍和皇上相當於應用層，由將軍發送命令，發出信件，將軍是源地址，由皇上來接受信件，皇上是目標地址
這裏的信號兵就是傳輸層，由他來傳送信件。
這裏的關卡相當於物理層，由他來指導信號兵的行進方向，因爲，京城很遠，直接讓信號兵一個人跑，他可能完全不知道去的路，所以，這裏關卡的作用就是主要是蓋章告訴給信號兵指明去京城的路。
同樣的，爲了明確職責，網絡協議也進行了分層。下面我們就來看看網絡的分層吧。

網絡分層

現在我們來看看如下場景：假設計算機B上有接口getJson2.do，
當傳入的請求參數是{"name":"張三","id":12}時，響應的數據是{"name":"張三","id":12,"age":34,"sex":"男"}，現在計算機A要請求計算機B的這個接口。

如下，寫好請求地址 http://192.168.216.96:8080/ssm-req/json/getJson2.do 和請求參數 {'name':'sange','age':12} 。設置好請求頭application/json;charset=UTF-8。請求發出後，首先到達HTTP協議所在的應用層，HTTP頭主要是封裝請求方法，請求地址，請求頭的格式等信息。封裝後的結果如下圖所示。應用層加上HTTP頭之後，就將包交給其下一層去處理。
應用層的下一層是傳輸層（TCP層），傳輸層的有兩種協議，一種是無連接的協議UDP，一種是面向連接的協議TCP，很顯然，請求接口獲取數據使用的面向連接的TCP協議。TCP協議裏面會有兩個端口，一個是計算機A（請求服務器）監聽的端口，一個是計算機B（響應服務器）監聽的端口。操作系統可以通過端口來判斷，它得到的包應該給哪個進程，這就相當於告訴信號兵這封信要給誰。經過TCP層封裝後的結果如下所示，傳輸層加上TCP頭之後，然後把包給他的下一層處理。
傳輸層的下一層就是網絡層（IP層）。網絡層的協議是IP協議，在IP協議裏面會有源IP地址，即計算機A（請求服務器）的IP地址和目標IP地址，即計算機B（目標服務器）的IP地址，網絡層會加上IP頭，然後把包給他的下一層。
網絡層的下一層就是數據鏈路層（MAC層），MAC層有ARP和RARP（Reverse Address Resolve Protocol）即逆地址解析協議，該協議實現了IP地址和物理地址（MAC地址）之間的轉換，經過MAC層包裝加上MAC頭之後，就最終就是我們需要的包。請求到達計算機B之後
計算機B（目標服務器）發現MAC地址對上了，取下MAC頭來，發送給操作系統的網絡層。發現IP也對上了，就取下IP頭，IP頭裏會寫上一層封裝的TCP協議，然後將其交給傳輸層，即TCP層。
在這一層，對於收到的每個包，都會有一個回覆的包說明收到了，這個回覆的包絕非這次請求接口的結果，而僅僅是TCP層的一個說明，即收到之後的回覆。當然這個回覆，會沿着剛纔來的方向走回去。