一、基础
1、网络编程
- 网络编程的本质是多台计算机之间的数据交换
- 存在问题
- 如何准确的定位网络上一台或多台主机
- 如何进行可靠传输
2、网络协议
- 在计算机网络有序的交换数据,就必须遵守一些事先约定好的规则,比如交换数据的格式、是否需要发送一个应答信息。这些规则被称为网络协议。
3、什么是TCP/IP和UDP
- TCP/IP即传输控制/网络协议,是面向连接的协议,发送数据前要先建立连接(发送方和接收方的成对的两个之间必须建立连接),TCP提供可靠的服务,也就是说,通过TCP连接传输的数据不会丢失,没有重复,并且按顺序到达
- UDP属于TCP/IP协议族中的一种。是无连接的协议,发送数据前不需要建立连接,是不可靠性的协议。
4、网络分层模型
4.1、OSI七层模型
应用层 | 通过应用层协议,提供应用程序便捷的网络服务调用(为用户提供服务) |
HTTP、FTP、SMTP |
表示层 | 数据处理(编码、加密解压、压缩解压缩) |
Telnet |
会话层 | 管理(建立、维护、重连)应用程序之间的会话 | |
传输层 | 将数据从源端口发送到目的端口,为两台主机进程之间的通信提供通用的数据传输服务 |
TCP、UDP |
网络层 | 路由和寻址 | IP |
数据链路层 | 帧编码和误差纠正错误控制 |
ARP |
物理层 | 透明地传输比特流 |
- OSI 的专家缺乏实际经验,他们在完成 OSI 标准时缺乏商业驱动力
- OSI 的协议实现起来过分复杂,而且运行效率很低
- OSI 制定标准的周期太长,因而使得按 OSI 标准生产的设备无法及时进入市场(20 世纪 90 年代初期,虽然整套的 OSI 国际标准都已经制定出来,但基于 TCP/IP 的互联网已经抢先在全球相当大的范围成功运行了)
- OSI 的层次划分不太合理,有些功能在多个层次中重复出现。
4.2、TCP/IP四层模型
应用层 |
传输层 |
网络层 |
网络接口层 |
5、网络分层的原因
- 各层之间相互独立
- 提高了灵活性和可替换性
- 大问题化小:分层可以将复杂的网络问题分解为许多比较小的、界线比较清晰简单的小问题来处理和解决。这样使得复杂的计算机网络系统变得易于设计,实现和标准化
6、常见网络协议
- 应用层
- HTTP(Hypertext Transfer Protocol,超文本传输协议):基于 TCP 协议,是一种用于传输超文本和多媒体内容的协议,主要是为 Web 浏览器与 Web 服务器之间的通信而设计的。当我们使用浏览器浏览网页的时候,我们网页就是通过 HTTP 请求进行加载的。
- SMTP(Simple Mail Transfer Protocol,简单邮件发送协议):基于 TCP 协议,是一种用于发送电子邮件的协议。注意 ⚠️:SMTP 协议只负责邮件的发送,而不是接收。要从邮件服务器接收邮件,需要使用 POP3 或 IMAP 协议。
- POP3/IMAP(邮件接收协议):基于 TCP 协议,两者都是负责邮件接收的协议。IMAP 协议是比 POP3 更新的协议,它在功能和性能上都更加强大。IMAP 支持邮件搜索、标记、分类、归档等高级功能,而且可以在多个设备之间同步邮件状态。几乎所有现代电子邮件客户端和服务器都支持 IMAP。
- FTP(File Transfer Protocol,文件传输协议) : 基于 TCP 协议,是一种用于在计算机之间传输文件的协议,可以屏蔽操作系统和文件存储方式。注意 ⚠️:FTP 是一种不安全的协议,因为它在传输过程中不会对数据进行加密。建议在传输敏感数据时使用更安全的协议,如 SFTP。
- Telnet(远程登陆协议):基于 TCP 协议,用于通过一个终端登陆到其他服务器。Telnet 协议的最大缺点之一是所有数据(包括用户名和密码)均以明文形式发送,这有潜在的安全风险。这就是为什么如今很少使用 Telnet,而是使用一种称为 SSH 的非常安全的网络传输协议的主要原因。
- SSH(Secure Shell Protocol,安全的网络传输协议):基于 TCP 协议,通过加密和认证机制实现安全的访问和文件传输等业务
- RTP(Real-time Transport Protocol,实时传输协议):通常基于 UDP 协议,但也支持 TCP 协议。它提供了端到端的实时传输数据的功能,但不包含资源预留存、不保证实时传输质量,这些功能由 WebRTC 实现。
- DNS(Domain Name System,域名管理系统): 基于 UDP 协议,用于解决域名和 IP 地址的映射问题。
- 传输层
- TCP(Transmission Control Protocol,传输控制协议 ):提供 面向连接 的,可靠 的数据传输服务。
- UDP(User Datagram Protocol,用户数据协议):提供 无连接 的,尽最大努力 的数据传输服务(不保证数据传输的可靠性),简单高效
- 网络层
- IP(Internet Protocol,网际协议):TCP/IP 协议中最重要的协议之一,属于网络层的协议,主要作用是定义数据包的格式、对数据包进行路由和寻址,以便它们可以跨网络传播并到达正确的目的地。目前 IP 协议主要分为两种,一种是过去的 IPv4,另一种是较新的 IPv6,目前这两种协议都在使用,但后者已经被提议来取代前者。
- ARP(Address Resolution Protocol,地址解析协议):ARP 协议解决的是网络层地址和链路层地址之间的转换问题。因为一个 IP 数据报在物理上传输的过程中,总是需要知道下一跳(物理上的下一个目的地)该去往何处,但 IP 地址属于逻辑地址,而 MAC 地址才是物理地址,ARP 协议解决了 IP 地址转 MAC 地址的一些问题。
- ICMP(Internet Control Message Protocol,互联网控制报文协议):一种用于传输网络状态和错误消息的协议,常用于网络诊断和故障排除。例如,Ping 工具就使用了 ICMP 协议来测试网络连通性。
- NAT(Network Address Translation,网络地址转换协议):NAT 协议的应用场景如同它的名称——网络地址转换,应用于内部网到外部网的地址转换过程中。具体地说,在一个小的子网(局域网,LAN)内,各主机使用的是同一个 LAN 下的 IP 地址,但在该 LAN 以外,在广域网(WAN)中,需要一个统一的 IP 地址来标识该 LAN 在整个 Internet 上的位置。