计算机网络基础内容整理

---

前言

这里主要记录的是自己关于网络方面的学习总结，参考了javaguide、cs-notes和图解http的内容

---

一、OSI七层模型

网络相关的内容首先就是关于OSI七层模型
主要包括：

1. 应用层 ——计算机应用服务
2. 表示层 —— 数据处理
3. 会话层 —— 管理应用程序之间的会话
4. 传输层 —— 为进程通信提供通用数据服务
5. 网络层 —— 路由和寻址
6. 数据链路层 —— 管理相邻节点的数据通信
7. 物理层 —— 利用传输介质为数据链路层提供数据支持
   七层结构相对来讲是很清晰的，但实现起来相对复杂，周期过长，所以目前常用的模型是TCP/IP四层模型

二、TCP/IP四层模型

TCP/IP四层模型是目前应用最广泛的模型，主要包括：

1. 应用层
2. 传输层
3. 网络层
4. 网络接口层

应用层（Application Layer）

主要为两个终端的应用程序（进程）之间的信息交互提供服务，定义了信息交互的格式，并交给传输层进行下一步处理，而不用关心传输层具体操作
应用层常见协议：

• HTTP/HTTPS —— 最常见的超文本传输协议（80、443）
• DHCP —— 路由器分配ip地址（67、68）
• FTP —— 基于tcp的文件传输协议（20/数据连接、21/控制连接）
• SSH —— 为远程登录会话提供的安全协议（20、21）
• SMTP —— 邮件发送协议，发送ascii码（25）
• DNS —— 域名解析（53/udp或tcp，默认udp长度超过512字节时使用tcp）

传输层（Transport Layer）

负责为两个终端进程间通信提供通用的数据传输服务
通用是指不管是http还是smtp都是用tcp

• 是进程间的逻辑通信（看起来像是有一条端到端的逻辑通信信道）

udp

用户数据报协议

• 无连接
• 尽最大可能交付
• 没有拥塞控制
• 面向报文
  对于用户应用层下发的报文不进行合并和拆分，只是添加udp首部
  支持一对一、一对多、多对一、多对多的通信

udp首部格式

首部只有8个字节：

1. 源端口
2. 目的端口
3. 长度
4. 校验和
   
   伪首部的12个字节是为了计算检验和临时加的

tcp

传输控制协议

• 面向连接
• 提供可靠交互
• 有流量控制
• 提供全双工通信
• 面向字节流（把应用层报文看作字节流，把字节流重新组织成大小不等的数据块）
• 点对点连接

tcp首部格式

主要包括：

1. 序号 seq： 对字符流进行编号，表示第一个字节编号，如果编号为301，则表示第一个字符编号为301，若数据长度为100，下一个报文段序号为401
2. 确认号： 希望收到的下一个报文段的序号。若B受到A序号为501，长度为200字节的报文段，则B返回给A的确认报文段中确认号为701，及B期望下一个报文段的序号为701
3. 数据偏移： 数据部分距离报文起始位置的偏移量，实际上就是首部的长度
4. 确认 ack： ack = 1时确认号有效，否则会忽略确认号。tcp建立连接之后传输的所有报文段ack必须置1
5. 同步 syn： 建立连接时用来同步的序号。syn = 1， ack = 0 表示连接请求报文段，若服务器同意建立连接，则响应syn = 1， ack = 1
6. 终止 fin： 用来释放一个连接，当fin = 1，表示报文段的发送方数据发送完毕，并要求释放连接
7. 窗口： 接收方让发送方设置发送窗口的依据，因为接收方数据缓存空间有限
   

tcp三次握手

为了将数据准确无误的传输给接收方，tcp协议采用三次握手策略
具体握手步骤：

1. 服务器端B处于LISTEN（监听）状态，等待客户端的连接请求
2. 客户端A向B发送请求连接的报文，syn = 1，ack = 0，选择初始序号x
3. B接收到连接请求报文，若同意连接，则向A发送请求确认报文，syn = 1，ack = 1，确认号seq = x + 1，同时选择一个初始序号y
4. A收到B的连接确认报文后，还要向B发出确认，seq = y + 1，序号x + 1
5. B收到A的确认后，连接建立

若握手过程中某个阶段莫名中断，TCP协议会再次以相同顺序发送相同数据包

为什么要三次握手

三次握手的目的是建立可靠通信，确认双方的发送和接收功能是否正常

1. 第一次握手： client什么都不能确认；Server确认对方发送正常，自己接收正常
2. 第二次握手：Client确认自己发送、接收正常，对方发送、接收正常；Server确认对方发送正常，自己接收正常
3. 第三次握手：Client确认自己发送、接收正常，对方发送、接收正常；Server确认自己发送、接收正常，对方发送接收正常
   共计3次握手，确认双方的发送接收都正常

第三次握手是为了什么

第三次握手是为了防止失效的连接请求到达服务器，导致服务器错误打开连接
如果客户端发送的请求在网络中滞留，就需很长时间才能收到服务端回传的连接确认。若此时客户端已经等待超过了超时重传的时间，就会重新请求连接。但是滞留的请求最终还是会到达服务端，如果没有第三次握手，服务端就会打开两个tcp连接，造成资源浪费。
而有第三次握手的情况下，客户端就会忽略服务器之后发回的连接请求确认，不进行重复的第三次握手，避免打开多个