计算机网络的各种基本概念总结（七层模型，TCP，HTTP，socket，RPC等）

结构模型篇

OSI网络结构的七层模型

第七层：应用层

定义了用于在网络中进行通信和数据传输的接口 - 用户程式；提供标准服务，比如虚拟终端、文件以及任务的传输和处理；

第六层：表示层

掩盖不同系统间的数据格式的不同性； 指定独立结构的数据传输格式； 数据的编码和解码；加密和解密；压缩和解压缩

第五层：会话层

管理用户会话和对话； 控制用户间逻辑连接的建立和挂断；报告上一层发生的错误

第四层：传输层

管理网络中端到端的信息传送； 通过错误纠正和流控制机制提供可靠且有序的数据包传送；提供面向无连接的数据包的传送；

第三层：网络层

定义网络设备间如何传输数据；根据唯一的网络设备地址路由数据包；提供流和拥塞控制以防止网络资源的损耗

第二层：数据链路层

定义操作通信连接的程序；封装数据包为数据帧；监测和纠正数据包传输错误

第一层：物理层

定义通过网络设备发送数据的物理方式；作为网络媒介和设备间的接口；定义光学、电气以及机械特性。

五层结构

五层结构其实是把七层结构的应用层、表示层、会话层合在一起，统一叫做应用层。

 

协议篇

 

TCP协议

TransmissionControl Protocol，传输控制协议，又叫三次握手协议，建立TCP连接时需要经过三次握手，关闭TCP连接时需要四次握手。

TCP协议是传输层协议，是面向连接的协议。

 

UDP协议

UserDatagram Protocol,用户数据报协议，UDP是传输层协议，面向数据报，不提供可靠性，没有三次握手，不保证数据到达，没有超时重发，传输速度非常快。

 

IP协议

InternetProtocol，网络互连协议，规定了网络上计算机通信时的规则。

 

TCP/IP协议

和TCP协议不同，TCP/IP协议是一个协议族，包含了应用层，传输层，网络层的很多协议。

应用层：HTTP协议，FTP协议，SNMP协议，TELNET协议。

传输层：TCP协议，UDP协议。

网络层：IP协议，ICMP协议，ARP协议。

 

HTTP协议

HTTP协议是超文本传送协议(HyperText TransferProtocol)的缩写.

HTTP协议是应用层协议。

 

HTTP2.0

HTTP2.0使用了多路复用技术，可以在一个连接中并发处理多个请求，每个请求都有一个id。另外在HTTP1.1的基础上进行了很多优化和改进，大幅提高了性能。

HTTP2.0是向下兼容的。

 

WebSocket协议

WebSocket协议是应用层协议，和socket不是一回事。层级划分上来说，WebSocket协议和http协议一样都是基于TCP协议，用来传输数据的。

WebSocket协议依赖HTTP协议进行第一次握手，然后就直接从TCP通道传数据，不再需要HTTP协议。

基于WebSocket建立的连接是一种全双工的连接，连接双方没有主次关系，任何一方都可以主动向另一方发起请求，是一种真正的持久连接，这一点和HTTP协议的长连接或者轮询连接是不一样的。

 

连接篇

 

HTTP连接

基于HTTP协议，采用请求-响应机制，需要客户端先发消息给服务端，而服务端无法主动发消息给客户端。

HTTP连接中的长连接和短连接都是基于TCP连接的长连接和短连接。

http连接分四个过程：建立连接、发送请求信息、发送响应信息、关闭连接。

HTTP连接中的长连接：

从HTTP1.1开始，默认使用长连接，支持的方法是默认在请求头中添加：”connection:keep-alive”。有些情况比如服务端连接次数过多时，在服务端给客户端返回的内容里面会加入这么一条：Connection：close”,表示连接已经被关闭。除了Connection:keep-alive之外，还会设置Keep-alive:timeout=20，表示TCP连接保持20秒。

注意：HTTP的长连接并不是真正的持久连接，只是可以在一次连接时效内处理多个请求，每次请求都是需要带着请求头的，这一点和全双工的WebSocket是不同的。

有的文章中讨论的HTTP连接其实指的是HTTP的短连接。

 

TCP连接

TCP协议下可以建立长连接或者短连接，长连接和短连接在建立连接的时候都需要3次握手，不同之处在于，短连接在传送完信息之后连接就会关闭，长连接则不会立即关闭。

 

socket篇

socket概念

socket的中文名字是套接字，是支持TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元。形象的来说就是TCP/IP网络中建立连接的两端。

socket位于应用层和传输层之间，算是一个抽象层，是对TCP/IP协议的封装并抽象出了一组接口，供应用层调用。

传输层的TCP协议和UDP协议socket都可以用，如果一个socket连接基于TCP协议，那么建立socket连接的时候也需要三次握手。

socket本身不是协议。

从设计模式的角度来说，socket属于门面模式。

就像用PID来区分系统内部的进程一样，socket可以用来区分网络上的进程。socket用以下五种信息来标识网络的进程：连接使用的协议，本机IP，本地进程的端口，远程主机IP，远程进程端口。

 

socket连接

socket作为套接字，只是网络通信的两端，本身没有连接的概念，平时所谓的socket连接，往往指的都是HTTP的长连接。

为了维持连接，一般需要发送心跳信息，信息格式随意，只要是双方都支持的格式就可以。

 

建立socket连接

1，socket连接建立之前，需要有一对套接字，客户端上的客户端套接字ClientSocket，服务端上的服务端套接字ServerSocket。

2，服务器监听。服务端套接字在监听状态下不指定具体的客户端套接字，等待客户端的连接。

3，客户端发起请求。

4，连接确认。服务端响应客户端请求，建立一个新的线程，把服务端套接字发给客户端，客户端确认后正式建立连接。此时建立的连接是长连接，不会因为传送完信息就自动断开。

 

服务和接口篇

 

HTTP接口

HTTP接口基于HTTP协议，特点是简单，开发方便，可以传输JSON或XML格式的信息。

 

RPC

RPC是Remote Procedure Call的缩写，即远程过程调用。

RPC协议是Remote Procedure CallProtocol，远程过程调用协议。

RPC服务给开发者的感觉就是：像本地调用一样进行远程调用。

 

RPC服务的四部分：

Client，服务调用方。

Client Stub，存放服务端的地址，打包客户端请求并发送给服务端。

Server，服务提供方。

Server Stub，接收客户端请求，解包，调用本地方法。

 

RPC服务的运作模式

对java来说，RPC服务一般需要声明一些接口，这些接口需要进行封装（比如打成jar），服务端引用这些接口，并提供对应的实现，客户端也引用这些接口，用来调用（形式上是本地调用）。RPC框架会完成从客户端调用到服务端接收处理，最后返回客户端的整个过程。

RPC服务可以以HTTP协议为基础，也可以以socket为基础。多数情况下讨论的RPC服务都是以socket为基础的。

RPC服务可以使用同步调用，也可以使用异步调用。

 

RPC服务的特点

RPC基于socket，socket基于TCP协议，比http服务少了应用层、表示层、会话层，比http服务快一点。

socket往往使用HTTP长连接，连接建立之后不需要三次握手，比HTTP协议短连接的接口要快。

可以有注册中心，方便监控、发布、下线接口。

开源的RPC框架举例

1，gRPC，Google开源的RPC框架，基于HTTP2.0协议，支持多种编程语言，底层是Netty框架。

2，Thrift，FaceBook开源的RPC框架，支持多种编程语言。

3，Dubbo，阿里巴巴开源的RPC框架，在java上使用，接口使用java的interface，依托Spring框架。