网络编程（一）网络协议模型以及序列化过程

关于TCP和UDP的五层模型：

1.物理层

        硬件层面上的约定，例如网线，网口...以太网数据帧是二进制数据，硬件设备接受的是光电信号，所以就需要物理层辅助转换数据包的内容（物理层负责把数据链路层的数据包转换成光电信号，再进行传输）

2.数据链路层

作用：两个设备之间进行传递数据——即端对端进行传输

        经典协议，以太网（以太网是一种技术标准，既包含了数据链路层的内容，也包含了一些物理层的内容。例如：规定了网络的拓扑结构，访问控制方式，传输速率等）

以太网帧格式：

        数据链路层会在拿到ip数据包之后再进一步封装，添加一个以太网数据帧帧头和帧尾，作为一个以太网数据帧

理解MAC地址：

源地址和目的地址指的是网卡的硬件地址（MAC地址），通常是在网卡出厂的时候就固化的，地址长度为48位

认知MAC地址——用来识别链路层中相连的节点，一般用16进制数字+冒号表示，一共六个节点

（对比MAC地址和IP地址）：

MAC地址记录的是从起点到终点每一个节点的区间，IP地址只负责记录起点和终点这一个总体没有细化到每一个区间

理解ARP协议：

ARP协议是帧协议的一种，帧协议另外还有RARP、IP，三种协议对应的数据包长度不同

ARP协议的作用：建立了MAC地址和IP地址的映射关系

ARP工作流程： 

        当两台主机要进行通信，源主机要从目的主机那获取MAC地址，此时源主机就要向目的主机发送一个ARP请求包（包中有目的主机的IP地址），目的主机接受到请求包后进行校验，确认请求包中的IP地址与自己一致之后，向源主机发送一个ARP响应包（记录了目的主机的MAC地址），之后源主机接收ARP响应包获得MAC地址，完成两台主机的通信

理解MTU（最大传输单元）:

MTU在数据链路层中的作用是——对过大的数据包进行分包，对于字节过大的数据包会进行分片，在以太网协议中，传输单元最大为1500字节，最小为46字节，不同协议的传输单元不同！

3.网络层

作用：在复杂的网络环境中确定一个合适的路径

经典协议：ip协议  

了解网段划分方法

        IP地址分为两个部分：网络号和主机号。

        网络号：保证相互连接的两个网段具有不同的标识

        主机号：同一网段内，主机之间具有相同的网络号，但是必须有不同的主机号

4.传输层

作用：负责数据能够从发送端传输到接收端

经典协议：TCP和UDP

5.应用层

作用：满足日常需求的网络程序

应用层中有对应的网络协议，将正文按照对应的协议组织成对应的数据（作为载荷）

理解DNS原理和工作原理：

        应用层在拿到应用数据包之后，按照应用的协议格式进行解析，拿到结构化数据然后显示到界面上

在TCP和UDP协议中，由“源ip“ ”源端口号“ ”目的ip“ ” 目的端口号“   ”“协议号”组成一个五元组来标识一个通信（协议号就是指双方都遵循的网络协议）

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TCP/UDP五层协议传输数据的过程：

举一个实例：A给B发微信信息

1.应用层

信息作为消息正文，微信在应用层中有对应的协议，将消息正文组装成数据包

2.传输层

传输层会提供API给应用程序去调用，通过调用API把数据包交给传输层，传输层在拿到数据包之后通过对应的协议去添加一个报头，再组成一个数据包

3.网络层

网络层在拿到传输层封装好的数据包后，添加一个IP报头，然后交给数据链路层 

4.数据链路层

 

5.物理层

 以上就是A发信息的整个过程，不过要注意，发送出去不是直接由B接收，而是由交换机（路由器）先接收然后再从交换机（路由器）发送到B由B接收

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B接收到从交换机发送来的信号后：

1.物理层

将接收到的光信号/电信号/电磁波转化为二进制数据，然后交给数据链路层

2.数据链路层：

接受到物理层转化的二进制数据后，根据相对应的以太网协议进行数据解析（解析之后把帧头和帧尾去掉形成载荷）

解析出来的载荷要交给上层（网络层）

 3.网络层

网络层接收到载荷，根据IP协议获取IP数据包后进行解析，去掉报头进一步形成载荷然后传给上层（传输层）

4.传输层

传输层 根据UDP协议拿到UDP数据包，进行解析后将载荷传给应用层

5.应用层

到了应用层，微信程序根据协议将拿到数据包，解析数据包获取结构化数据， 然后显示到界面上

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上述A发送信息的过程——将结构化数据转化成二进制字符串/字符串这一过程称为序列化，B接受x信息——将二进制字符串/字符串转化为结构化数据的过程称为反序列化！