【网络】总览（待更新）

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Linux 系统下查询机器 ip 地址命令：ifconfig

inet：IP地址
ether：以太网（16进制）
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零、概述

0. 网络协议

协议是一种“约定”。

现有的这些许多不同厂商之间生产的计算机能够相互顺畅的通信，正是因为他们共同接受并遵守着同一套由权威定制的标准。这就是 网络协议。

1. 网络协议分层

OSI 七层模型

OSI（Open System Interconnection，开放系统互连）七层网络模型称为开放式系统互联参考模型，是一个逻辑上的定义和规范。

应用程序中：

• 应用层
• 表示层
• 会话层

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操作系统中：

• 传输层
• 网络层

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设备驱动程序与网络接口中：

• 数据链路层
• 物理层

TCP/IP 五层模型

OSI 七层模型的最大优点是将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来，概念清楚，理论也比较完整。但是, 它既复杂又不实用，所以我们按照 TCP/IP 五层模型来讲解

• 应用层： 负责 应用程序间沟通。
  如简单电子邮件传输（SMTP）、文件传输协议（FTP）、网络远程访问协议（Telnet）等。我们的网络编程主要就是针对应用层。

• 传输层： 负责 两台主机之间的数据传输。
  如传输控制协议 (TCP)，能够确保数据可靠的从源主机发送到目标主机

• 网络层： 负责 地址管理和路由选择。
  例如在 IP 协议中，通过IP地址来标识一台主机，并通过路由表的方式规划出两台主机之间的数据传输的线路（路由）。路由器（Router）工作在网路层。

• 数据链路层： 负责 设备之间的 数据帧 的传送和识别。
  例如网卡设备的驱动、帧同步（就是说从网线上检测到什么信号算作新帧的开始）、冲突检测（如果检测到冲突就自动重发）、数据差错校验等工作。有以太网、令牌环网，无线 LAN 等标准。交换机（Switch）工作在数据链路层。

• 物理层： 负责 光 / 电信号的传递方式。
  比如现在以太网通用的网线（双绞线）、早期以太网采用的的同轴电缆（现在主要用于有线电视）、光纤, 现在的 wifi 无线网使用电磁波等都属于物理层的概念。物理层的能力决定了最大传输速率、传输距离、抗干扰性等. 集线器（Hub）工作在物理层。

网络协议的五层模型的位置关系

2. 协议报头

用户使用网络互相交互时，从应用层开始，每层向下传输时都会加上本层协议的报头。传到局域网或以太网后，再由底向上进行解析，后将属于本层的报头解开，剩余的数据传给上层。

• 每一层，都会把上层交付给自己的数据，作为自己的 有效载荷

• 每一层，都有自己的协议报头

• 对应的层，报头+有效载荷 = 自己要发送的报文（这就是 封装）

• 在逻辑上，网络协议，都认为自己在和对方同层协议在通信

• 同层协议都能互相认识对方的报头，即都能做到：

• • a. 将报头进行有效载荷进行分离
• • b. 将有效载荷交付给上层的那一个具体协议

3. 通信过程

两个主机通信的本质，是两个主机的 OS 与网络协议栈在通信。

任何人要通信，需要有唯一的一个标识符。对于机器也是如此，对于计算机，每台计算机都配有网卡，网卡在出厂的时候，就在网卡内部写入了网卡的 sn 号，MAC 地址， 全球唯一。

路由器 是连接两个子网下通信的桥梁，实际上也是一个 主机，或者叫 节点。其有三层结构：

• 网络层
• 链路层
• 物理层（此处不做讨论）

网络层的报头：为报文定制最终目标，路上根据该地址进行路径选择（IP 地址）

链路层的报头：根据路径选择的结果，来选择下一跳主机（MAC 地址）。

IP 协议及其以上的协议于任何网络方面是没有差异的，即 IP 地址屏蔽了底层子网机制的差异。

IP协议向下，网络可以具有明显的差异。

数据的封装和分用：

• 不同的协议层对数据包有不同的称谓，在传输层叫做段(segment)，在网络层叫做数据报 (datagram)，在链路层叫做帧(frame)。

• 应用层数据通过协议栈发到网络上时，每层协议都要加上一个数据首部(header)，称为 封装 (Encapsulation)。首部信息中包含了一些类似于首部有多长，载荷(payload)有多长，上层协议是什么等信息。

• 数据封装成帧后发到传输介质上，到达目的主机后每层协议再剥掉相应的首部，根据首部中的“上层协议字段“将数据交给对应的上层协议处理，称为 分用。

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一、应用层

一端发送时构造的数据，在另一端能够正确的进行解析，这种约定，就是 应用层协议 。

程序员自然可以自行定制协议，但有如下非常好的协议设计是可以直接拿来使用的。

1.1 🔗HTTP 协议

👉HTTP 协议介绍

1.2 🔗HTTPS 协议

👉HTTPS 协议介绍

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二、传输层

传输层用作提供传输策略，负责数据能够从发送端传输至接收端。

2.1 端口号

端口号（Port）标识了一个主机上进行通信的不同的应用程序。

通过 源 IP 地址、目标 IP 地址、协议号、源端口号、目标端口号 这五个数字可以识别一个通信。

端口号范围划分：

• 0 - 1023：知名端口号。
  HTTP、FTP、SSH 等这些广为使用的应用层协议，他们的端口号都是固定的。

  ssh 服务器，使用 22 端口
  ftp 服务器，使用 21 端口
  telnet 服务器，使用 23 端口
  http 服务器，使用 80 端口
  https 服务器，使用 443 端口
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• 1024 - 65535：操作系统动态分配的端口号。
  客户端程序的端口号，就是由操作系统从这个范围分配的。

  其中也不乏有数据库或一些特殊的服务在其中，比如：
  mysql，使用 3306 端口
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2.2 netstat - - 查询网络状态

netstat -naup:

-n：拒绝显示别名，能显示数字的全部转化成数字
-a：(all)显示所有选项
-u：(udp)仅显示 udp 相关选项
-p：显示建立相关链接的程序名
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netstat -nltp:

-n：拒绝显示别名，能显示数字的全部转化成数字
-l：仅列出有在 Listen (监听) 的服务状态
-t：(tcp)仅显示tcp相关选项
-p：显示建立相关链接的程序名
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2.3 pidof - - 查看服务器的进程 id

pidof [进程名]：通过进程名查看进程 id

2.4 🔗UDP 协议

👉UDP 协议介绍

2.5 🔗TCP 协议

👉TCP 协议介绍

TCP 和 UDP 的对比：
TCP 和 UDP 之间的优点和缺点，不能简单，绝对的进行比较。

• TCP 用于可靠传输的情况，应用于文件传输，重要状态更新等场景。

• UDP 用于对高速传输和实时性要求较高的通信领域，

  例如，早期的 QQ，视频传输...等，另外 UDP 可以用于广播。
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归根结底，TCP 和 UDP 都是程序员的工具，什么时机用，具体怎么用，还是要根据具体的需求场景去判定。

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三、网络层