理论与API相结合理解Node中的网络通信

简介: 理论与API相结合理解Node中的网络通信

随着Node发展,其应用越来越常见,特别是在前端圈,给我们注入了新的活力。在使用中,Node的网络通信部分主要涉及到传输层和应用层,本次就来一起唠一唠常见的TCP、UDP、HTTP协议的使用,通过理论与实践相结合,更加清楚的了解与使用这些协议。


一、传输层


1.1 TCP

TCP是面向连接的,并且通过流量控制、、序号、确认和定时器,确保正确的、按序的将数据从发送进程交付给接收进程。按照服是否进行监听进行划分,TCP分为服务器和客户端。下面来分开聊一下。

640.jpg

认真读Node的API,发现其与TCP的原理暗暗贴合,妈妈再也不用担心我记不住这些API了。先看看TCP的三次握手与四次挥手过程。


  • 三次握手

640.jpg


  1. TCP服务器进程先创建传输控制块TCB(线程控制块),时刻准备接受客户进程的连接请求,此时服务器就进入了LISTEN(监听)状态;


  1. TCP客户进程也是先创建传输控制块TCB,然后向服务器发出连接请求报文,这时报文首部中的同部位SYN=1,同时选择一个初始序列号 seq=x ,此时,TCP客户端进程进入了 SYN-SENT(同步已发送状态)状态。TCP规定,SYN报文段(SYN=1的报文段)不能携带数据,但需要消耗掉一个序号。


  1. TCP服务器收到请求报文后,如果同意连接,则发出确认报文。确认报文中应该 ACK=1,SYN=1,确认号是ack=x+1,同时也要为自己初始化一个序列号 seq=y,此时,TCP服务器进程进入了SYN-RCVD(同步收到)状态。这个报文也不能携带数据,但是同样要消耗一个序号。


  1. TCP客户进程收到确认后,还要向服务器给出确认。确认报文的ACK=1,ack=y+1,自己的序列号seq=x+1,此时,TCP连接建立,客户端进入ESTABLISHED(已建立连接)状态。TCP规定,ACK报文段可以携带数据,但是如果不携带数据则不消耗序号。


  1. 当服务器收到客户端的确认后也进入ESTABLISHED状态,此后双方就可以开始通信了。


  • 四次挥手

640.jpg

  1. 客户端进程发出连接释放报文,并且停止发送数据。释放数据报文首部,FIN=1,其序列号为seq=u(等于前面已经传送过来的数据的最后一个字节的序号加1),此时,客户端进入FIN-WAIT-1(终止等待1)状态。TCP规定,FIN报文段即使不携带数据,也要消耗一个序号。


  1. 服务器收到连接释放报文,发出确认报文,ACK=1,ack=u+1,并且带上自己的序列号seq=v,此时,服务端就进入了CLOSE-WAIT(关闭等待)状态。TCP服务器通知高层的应用进程,客户端向服务器的方向就释放了,这时候处于半关闭状态,即客户端已经没有数据要发送了,但是服务器若发送数据,客户端依然要接受。这个状态还要持续一段时间,也就是整个CLOSE-WAIT状态持续的时间。


  1. 客户端收到服务器的确认请求后,此时,客户端就进入FIN-WAIT-2(终止等待2)状态,等待服务器发送连接释放报文(在这之前还需要接受服务器发送的最后的数据)。


  1. 服务器将最后的数据发送完毕后,就向客户端发送连接释放报文,FIN=1,ack=u+1,由于在半关闭状态,服务器很可能又发送了一些数据,假定此时的序列号为seq=w,此时,服务器就进入了LAST-ACK(最后确认)状态,等待客户端的确认。


  1. 客户端收到服务器的连接释放报文后,必须发出确认,ACK=1,ack=w+1,而自己的序列号是seq=u+1,此时,客户端就进入了TIME-WAIT(时间等待)状态。注意此时TCP连接还没有释放,必须经过2∗∗MSL(最长报文段寿命)的时间后,当客户端撤销相应的TCB后,才进入CLOSED状态。


  1. 服务器只要收到了客户端发出的确认,立即进入CLOSED状态。同样,撤销TCB后,就结束了这次的TCP连接。可以看到,服务器结束TCP连接的时间要比客户端早一些。


1.1.1 TCP服务器

640.jpg


在上述图中,仔细品,可以总结为如何创建服务、服务相关、连接相关。然后并将其中事件与三次握手、四次挥手进行联系,很容易发现其实关键过程都被进行了监听。


  1. 如何创建服务:TCP建立连接前需要进入监听状态,所以这就涉及到图中的创建方式,创建服务后才可以监听特定地址
  2. 服务相关:服务创建之后就要观察其状态,并根据其状态进行一些列的处理,这就是服务器事件做的事情。
  3. 连接相关:服务器监听的目的是有连接建立并进行通信,当连接建立之后就需要对整个数据传输过程进行监听,这就是连接事件。

1.1.2 TCP客户端


TCP客户端做的事情比较简单,只需要与对应服务器建立连接,即可进行数据的传输了。

640.jpg


1.1.3 注意事项

640.jpg


1.2 UDP


一种无连接的传输层协议,提供面向事务的简单不可靠信息传送服务.


640.jpg


二、应用层



2.1 HTTP


HTTP应该是日常开发中用的最多的协议,其是建立在TCP传输层之上的应用层协议。搞懂这个协议对前端整体水平的提高至关重要。


640.jpg


2.1.1 服务器


640.jpg

2.1.2 客户端


640.jpg


2.1.3 两个关键对象


IncomingMessage和ServerResponse两个对象在整个协议的使用中至关重要,特别是IncomingMessage。当在使用的时候,若不懂的如何去使用,这个时候是不是应该去考虑一下请求报文与响应报文的结构了?其关键属性刚好与请求报文和响应报文相呼应

  1. HTTP请求报文主要包括:请求行(方法字段、URI字段和协议版本)、请求头部以及请求的数据(实体)。
  2. HTTP响应报文分为三个部分:状态行(版本、状态码和原因语句)、首部行和实体。


640.jpg

相关实践学习
深入解析Docker容器化技术
Docker是一个开源的应用容器引擎,让开发者可以打包他们的应用以及依赖包到一个可移植的容器中,然后发布到任何流行的Linux机器上,也可以实现虚拟化,容器是完全使用沙箱机制,相互之间不会有任何接口。Docker是世界领先的软件容器平台。开发人员利用Docker可以消除协作编码时“在我的机器上可正常工作”的问题。运维人员利用Docker可以在隔离容器中并行运行和管理应用,获得更好的计算密度。企业利用Docker可以构建敏捷的软件交付管道,以更快的速度、更高的安全性和可靠的信誉为Linux和Windows Server应用发布新功能。 在本套课程中,我们将全面的讲解Docker技术栈,从环境安装到容器、镜像操作以及生产环境如何部署开发的微服务应用。本课程由黑马程序员提供。     相关的阿里云产品:容器服务 ACK 容器服务 Kubernetes 版(简称 ACK)提供高性能可伸缩的容器应用管理能力,支持企业级容器化应用的全生命周期管理。整合阿里云虚拟化、存储、网络和安全能力,打造云端最佳容器化应用运行环境。 了解产品详情: https://www.aliyun.com/product/kubernetes
相关文章
|
6月前
|
JSON 监控 网络协议
干货分享“对接的 API 总是不稳定,网络分层模型” 看电商 API 故障的本质
本文从 OSI 七层网络模型出发,深入剖析电商 API 不稳定的根本原因,涵盖物理层到应用层的典型故障与解决方案,结合阿里、京东等大厂架构,详解如何构建高稳定性的电商 API 通信体系。
|
3月前
|
缓存 人工智能 API
API接口调用中的网络异常及解决方案
淘宝API是淘宝开放平台提供的接口集合,支持商品、交易、用户、营销等数据交互。开发者需注册获取App Key,通过签名认证调用API,结合沙箱测试、OAuth授权与安全策略,实现订单管理、数据监控等应用,提升电商自动化与数据分析能力。
|
8月前
|
存储 监控 算法
公司内部网络监控中的二叉搜索树算法:基于 Node.js 的实时设备状态管理
在数字化办公生态系统中,公司内部网络监控已成为企业信息安全管理体系的核心构成要素。随着局域网内终端设备数量呈指数级增长,实现设备状态的实时追踪与异常节点的快速定位,已成为亟待解决的关键技术难题。传统线性数据结构在处理动态更新的设备信息时,存在检索效率低下的固有缺陷;而树形数据结构因其天然的分层特性与高效的检索机制,逐渐成为网络监控领域的研究热点。本文以二叉搜索树(Binary Search Tree, BST)作为研究对象,系统探讨其在公司内部网络监控场景中的应用机制,并基于 Node.js 平台构建一套具备实时更新与快速查询功能的设备状态管理算法框架。
295 3
|
9月前
|
前端开发 JavaScript NoSQL
使用 Node.js、Express 和 React 构建强大的 API
本文详细介绍如何使用 Node.js、Express 和 React 构建强大且动态的 API。从开发环境搭建到集成 React 前端,再到利用 APIPost 高效测试 API,适合各水平开发者。内容涵盖 Node.js 运行时、Express 框架与 React 库的基础知识及协同工作方式,还涉及数据库连接和前后端数据交互。通过实际代码示例,助你快速上手并优化应用性能。
|
10月前
|
Kubernetes API 网络安全
当node节点kubectl 命令无法连接到 Kubernetes API 服务器
当Node节点上的 `kubectl`无法连接到Kubernetes API服务器时,可以通过以上步骤逐步排查和解决问题。首先确保网络连接正常,验证 `kubeconfig`文件配置正确,检查API服务器和Node节点的状态,最后排除防火墙或网络策略的干扰,并通过重启服务恢复正常连接。通过这些措施,可以有效解决与Kubernetes API服务器通信的常见问题,从而保障集群的正常运行。
795 17
|
10月前
|
监控 算法 JavaScript
企业用网络监控软件中的 Node.js 深度优先搜索算法剖析
在数字化办公盛行的当下,企业对网络监控的需求呈显著增长态势。企业级网络监控软件作为维护网络安全、提高办公效率的关键工具,其重要性不言而喻。此类软件需要高效处理复杂的网络拓扑结构与海量网络数据,而算法与数据结构则构成了其核心支撑。本文将深入剖析深度优先搜索(DFS)算法在企业级网络监控软件中的应用,并通过 Node.js 代码示例进行详细阐释。
207 2
|
JSON 缓存 JavaScript
深入浅出:使用Node.js构建RESTful API
在这个数字时代,API已成为软件开发的基石之一。本文旨在引导初学者通过Node.js和Express框架快速搭建一个功能完备的RESTful API。我们将从零开始,逐步深入,不仅涉及代码编写,还包括设计原则、最佳实践及调试技巧。无论你是初探后端开发,还是希望扩展你的技术栈,这篇文章都将是你的理想指南。
|
存储 监控 算法
局域网网络管控里 Node.js 红黑树算法的绝妙运用
在数字化办公中,局域网网络管控至关重要。红黑树作为一种自平衡二叉搜索树,凭借其高效的数据管理和平衡机制,在局域网设备状态管理中大放异彩。通过Node.js实现红黑树算法,可快速插入、查找和更新设备信息(如IP地址、带宽等),确保网络管理员实时监控和优化网络资源,提升局域网的稳定性和安全性。未来,随着技术融合,红黑树将在网络管控中持续进化,助力构建高效、安全的局域网络生态。
206 9
|
JSON JavaScript 前端开发
深入浅出Node.js:从零开始构建RESTful API
在数字化时代的浪潮中,后端开发作为连接用户与数据的桥梁,扮演着至关重要的角色。本文将引导您步入Node.js的奇妙世界,通过实践操作,掌握如何使用这一强大的JavaScript运行时环境构建高效、可扩展的RESTful API。我们将一同探索Express框架的使用,学习如何设计API端点,处理数据请求,并实现身份验证机制,最终部署我们的成果到云服务器上。无论您是初学者还是有一定基础的开发者,这篇文章都将为您打开一扇通往后端开发深层知识的大门。
318 12