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网络协议

网络协议是什么
网络通信原理
常用的协议
TCP/IP的四层协议
OSI的七层协议
会话层
表示层
应用层
半连接池
OSI协议和TCP/IP协议的区别
参考链接

网络协议是什么

网络协议是网络上所有设备(网络服务器、计算机及交换机、路由器、防火墙等)之间通信规则的集合，规定了通信时信息必须采用的格式和这些格式的意义。大多数网络都采用分层的体系结构，每一层都建立在它的下层之上，向它的上一层提供一定的服务，而把如何实现这一服务的细节对上一层加以屏蔽。
一台设备上的第n层与另一台设备上的第n层进行通信的规则就是第n层协议。在网络的各层中存在着许多协议，接收方和发送方同层的协议必须一致，否则一方将无法识别另一方发出的信息。网络协议使网络上各种设备能够相互交换信息。常见的协议有：TCP/IP协议、IPX/SPX协议、NetBEUI协议等。
网络上的计算机之间又是如何交换信息的呢?就象我们说话用某种语言一样，在网络上的各台计算机之间也有一种语言，这就是网络协议，不同的计算机之间必须使用相同的网络协议才能进行通信。当然了，网络协议也有很多种，具体选择哪一种协议则要看情况而定。Internet上的计算机使用的是TCP/IP协议。
在这里插入图片描述

网络通信原理

互联网的本质就是一系列的网络协议。

C/S 架构和B/S架构
client <—基于网络通信—> server
browser <—基于网络通信—> server
#如果没有网络，每台机器就只能彼此独立
server端必须满足的条件：
（1）稳定运行（网络、硬件、操作系统、服务端应用软件），对外一直提供服务
（2）服务端必须绑定一个固定的地址（客户端地址不用固定，客户端先发送数据或请求，然后服务端就能知道它的地址）
互联网两大要素
（1）底层的物理连接介质，是为通信铺好道路的
（2）一套统一的通信标准---->互联网通信协议(计算机界的英语)

常用的协议

TCP/IP的四层协议

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OSI的七层协议

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物理层

底层物理连接介质。负责发送电信号高电压对应数字1，低电压对应数字0。两个物理层通过光缆电缆双绞缆等介质连接

把电脑连接起来的物理手段，它主要规定了网络的一些电气特性，作用是负责传送0和1的电信号。
该层上的设备包括集线器、发送器、接收器、电缆、连接器和中继器等。

数据链路层

在物理层的基础上向上提供网络服务，将源自网络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。

网络层包含众多重要的协议：
1.数据链路层为网络层提供可靠的数据传输
2.基本数据单位为：帧
3.主要协议：以太网协议
4.包含两个子层：介质访问控制（MAC）和逻辑链路控制（LLC）
5.包含网桥，网络接口卡，交换机等设备
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数据链路层的功能：定义了电信号的分组方式

以太网（ethernet）规定
一组电信号构成一个数据包，叫做‘帧’

每一数据帧分成：报头head(固定18个字节)和数据data两部分

数据包的具体内容
head长度＋data长度＝最短64字节，最长1518字节，超过最大限制就分片发送

mac地址(网卡的地址，接入internet的设备都必须有网卡，即可找到某个具体的设备)：

head中包含的源和目标地址由来：以太网（ethernet）规定接入internet的设备都必须具备网卡，发送端和接收端的地址便是指网卡的地址，即mac地址

广播：
有了mac地址，同一网络内的两台主机就可以通信了（一台主机通过arp协议获取另外一台主机的mac地址，该主机再回应时就不用吼了，交换机的‘学习’特性）

ethernet采用最原始的方式，广播的方式进行通信，即计算机通信基本靠吼

网络层

把数据包传送到其目的地的路径。就是把逻辑网络地址转换为物理地址。基本数据单位为IP数据报。

网络层功能：引入一套新的地址用来区分不同的广播域／子网，这套地址即网络地址

网络层包含众多重要的协议：

IP协议
规定网络地址的协议，叫IP协议。它所定义的地址称之为IP地址。提供不可靠、无连接的传送服务。
广泛采用的v4版本即ipv4，它规定网络地址由32位2进制表示
范围0.0.0.0-255.255.255.255

一个ip地址通常写成四段十进制数，例：172.16.10.1

ip地址分成两部分：
网络部分：标识子网
主机部分：标识主机
注意：单纯的ip地址段只是标识了ip地址的种类，从网络部分或主机部分都无法辨识一个ip所处的子网

子网掩码
所谓"子网掩码"，就是表示子网络特征的一个参数。它在形式上等同于IP地址，也是一个32位二进制数字，它的网络部分全部为1，主机部分全部为0
标识地址的方式:
ip+mac就能标识全世界范围内独一无二的一台计算机
ip+mac+port就能标识全世界范围内独一无二的一个基于网络通信的应用软件
url地址：标识全世界范围内独一无二的一个资源
ICMP协议
因特网控制报文协议。
ARP协议
地址解析协议。IP地址转换为物理地址（MAC地址）
ARP协议功能：广播的方式发送数据包，获取目标主机的MAC地址
协议工作方式：每台主机ip都是已知的
RARP协议
逆地址解析协议。顾名思义，是将物理地址转换为IP地址
网络层的重要设备是路由器。

传输层

传输层建立端口到端口的通信。网络层只是根据网络地址将源结点发出的数据包传送到目的结点，而传输层则负责将数据可靠地传送到相应的端口。

传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输以及端到端的差错控制和流量控制问题。

传输层的由来：网络层的ip帮我们区分子网，以太网层的mac帮我们找到主机，然后大家使用的都是应用程序，你的电脑上可能同时开启qq，暴风影音，等多个应用程序，那么我们通过ip和mac找到了一台特定的主机，如何标识这台主机上的应用程序，答案就是端口，端口即应用程序与网卡关联的编号。
那么我们通过ip和mac找到了一台特定的主机，如何标识这台主机上的应用程序，答案就是端口，端口即应用程序与网卡关联的编号。

传输层功能：建立端口到端口的通信

补充：端口范围0-65535，0-1023为系统占用端口，1024-65535给软件用

tcp协议（可靠传输）：
以太网头-------ip 头---------tcp头---------数据

udp协议（不可靠传输）：
以太网头-------ip 头---------udp头---------数据
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TCP协议：传输控制协议。

TCP提供一种面向连接的、可靠的字节流服务
在一个TCP连接中，仅有两方进行彼此通信。广播和多播不能用于TCP
TCP使用校验和，确认和重传机制来保证可靠传输
TCP给数据分节进行排序，并使用累积确认保证数据的顺序不变和非重复
TCP使用滑动窗口机制来实现流量控制，通过动态改变窗口的大小进行拥塞控制

UDP协议：用户数据报协议。

UDP 缺乏可靠性。UDP 本身不提供确认，序列号，超时重传等机制。UDP 数据报可能在网络中被复制，被重新排序。即 UDP 不保证数据报会到达其最终目的地，也不保证各个数据报的先后顺序，也不保证每个数据报只到达一次
UDP 数据报是有长度的。每个 UDP 数据报都有长度，如果一个数据报正确地到达目的地，那么该数据报的长度将随数据一起传递给接收方。而 TCP 是一个字节流协议，没有任何（协议上的）记录边界。
UDP 是无连接的。UDP 客户和服务器之前不必存在长期的关系。UDP 发送数据报之前也不需要经过握手创建连接的过程。
UDP 支持多播和广播。

重要设备：网关