网络标准分层

什么是协议

协议，网络协议的简称，网络协议是网络通信（即网络数据传输）经过的所有网络设备都必须共同遵从 的一组约定、规则。如怎么样建立连接、怎么样互相识别等。只有遵守这个约定，计算机之间才能相互 通信交流。通常由三要素组成：

语法：即数据与控制信息的结构或格式； 类似打电话时，双方要使用同样的语言：普通话

语义：即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应； 语义主要用来说明通信双方应当怎么做。用于协调与差错处理的控制信息。 类似打电话时，说话的内容。一方道：你瞅啥？另一方就得有对应的响应：瞅你咋的！

时序，即事件实现顺序的详细说明。 时序定义了何时进行通信，先讲什么，后讲什么，讲话的速度等。比如是采用同步传输还是 异步传输。 女生和男生的通话，总是由男生主动发起通话，而总是在男生恋恋不舍的时候，由女生要求 结束通话。

协议分层

TCP/IP 5层协议

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。

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。

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。

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。

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。

IP地址

概念

IP地址主要用于标识网络主机、其他网络设备（如路由器）的网络地址。简单说，IP地址用于定位主机的网络地址。 就像我们发送快递一样，需要知道对方的收货地址，快递员才能将包裹送到目的地。

格式

IP地址是一个32位的二进制数，通常被分割为4个“8位二进制数”（也就是4个字节），如01100100.00000100.00000101.00000110。

通常用“点分十进制”的方式来表示，即 a.b.c.d 的形式（a,b,c,d都是0~255之间的十进制整数）。如：100.4.5.6。

特殊IP

127.*的IP地址用于本机环回(loop back)测试，通常是127.0.0.1 本机环回主要用于本机到本机的网络通信（系统内部为了性能，不会走网络的方式传输），对于开发网络通信的程序（即网络编程）而言，常见的开发方式都是本机到本机的网络通信。

端口号

概念

在网络通信中，IP地址用于标识主机网络地址，端口号可以标识主机中发送数据、接收数据的进程。简单说：端口号用于定位主机中的进程。 类似发送快递时，不光需要指定收货地址（IP地址），还需要指定收货人（端口号）。

格式

端口号是0~65535范围的数字，在网络通信中，进程可以通过绑定一个端口号，来发送及接收网络数 据。

注意事项

两个不同的进程，不能绑定同一个端口号，但一个进程可以绑定多个端口号。

了解：

1.一个进程启动后，系统会随机分配一个端口（启动端口）

2.程序代码中，进行网络编程时，需要绑定端口号（收发数据的端口）来发送、接收数据。

3.进程绑定一个端口号后，fork一个子进程，可以实现多个进程绑定一个端口号，但不同的进程不能 绑定同一个端口号。

封装和分用

1.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)。

2.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)。

3.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。

4.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

数据封装的流程：

数据分用的流程：

请求和响应

一般来说，获取一个网络资源，涉及到两次网络数据传输：

第一次：请求数据的发送

第二次：响应数据的发送。

好比在快餐店点一份炒饭：

1.先要发起请求：点一份炒饭

2.再有快餐店提供的对应响应：提供一份炒饭

客户端和服务端

服务端：在常见的网络数据传输场景下，把提供服务的一方进程，称为服务端，可以提供对外服务。

客户端：获取服务的一方进程，称为客户端。

对于服务来说，一般是提供：

1.客户端获取服务资源

2.客户端保存资源在服务端

好比在银行办事： 银行提供存款服务：用户（客户端）保存资源（现金）在银行（服务端）

银行提供取款服务：用户（客户端）获取服务端资源（银行替用户保管的现金）