TCP/IP & HTTP & WebSocket & Socket & 路由
最近在写一个上位机，需要将采集到的数据上传到云平台，然后就考虑到使用WebSocket实现，但是WebSocket和Socket有啥区别，这两个东西分别是个啥，咱也不清楚，然后就查资料，发现有好多之前想了解但是不清楚的东西，这里就记录一下，方便以后查阅。
TCP/IP & HTTP & WebSocket & Socket & 路由
- OSI七层模型
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- 1. 简介
- 2. 七层的划分
- 3. 七层的解释
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- 3.1 应用层
- 3.2 表示层
- 3.3 会话层
- 3.4 传输层
- 3.5 网络层
- 3.6 数据链路层
- 3.7 物理层
- TCP/IP参考模型
- TCP协议与UDP协议
- TCP/IP，TCP，UDP，IP，Socket 之间的关系
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- 1. TCP/IP
- 2. TCP/IP 的分层管理
- 3. TCP
- 4. UDP
- 5. TCP 与 UDP 区别
- 6. IP
- 7. Socket
- 8. TCP/IP 通讯示例
- HTTP，HTTPS，SSL/TLS 之间的关系
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- 1. HTTP
- 2. HTTP 和 TCP 之间的关系
- 3. HTTPS
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- 3.1 HTTP 的缺点
- 3.2 HTTPS 的诞生
- WebSocket & Socket
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- 1. WebSocket介绍与原理
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- 1.1 目的：即时通讯，替代轮询
- 1.2 原理
- 2. WebSocket与HTTP的关系
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- 2.1 相同点
- 2.2 不同点
- 2.3 联系
- 3. WebSocket与Socket的关系
- 4. WebSocket与HTML5的关系
- 交换机 & 路由器 & 网关 & 路由
OSI七层模型
https://blog.csdn.net/Gherbirthday0916/article/details/123392291
1. 简介
OSI（Open System Interconnect），即开放式系统互联。 一般都叫OSI参考模型，是ISO（国际标准化组织）组织在1985年研究的网络互连模型。
2. 七层的划分
OSI定义了网络互连的七层框架 （物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层） ，即ISO开放互连系统参考模型。
每一层实现各自的功能和协议，并完成与相邻层的接口通信。
OSI的服务定义详细说明了各层所提供的服务。某一层的服务就是该层及其下各层的一种能力，它通过接口提供给更高一层。各层所提供的服务与这些服务是怎么实现的无关。
| 七层协议 | 举例 |
|---|---|
| 应用层 | 例如HTTP、SMTP、SNMP、FTP、Telnet、SIP、SSH、NFS、RTSP、XMPP、Whois、ENRP |
| 表示层 | 例如XDR、ASN.1、SMB、AFP、NCP |
| 会话层 | 例如ASAP、TLS、SSH、ISO 8327 / CCITT X.225、RPC、NetBIOS、ASP、Winsock、BSD sockets |
| 传输层 | 例如TCP、UDP、RTP、SCTP、SPX、ATP、IL |
| 网络层 | 例如IP、ICMP、IGMP、IPX、BGP、OSPF、RIP、IGRP、EIGRP、ARP、RARP、 X.25 |
| 数据链路层 | 例如以太网、令牌环、HDLC、帧中继、ISDN、ATM、IEEE 802.11、FDDI、PPP |
| 物理层 | 例如线路、无线电、光纤、信鸽 |
3. 七层的解释
3.1 应用层
就是应用软件使用的协议。
如邮箱使用的POP3，SMTP、远程登录使用的Telnet、获取IP地址的DHCP、域名解析的DNS、网页浏览的http协议等；这部分协议主要是规定应用软件如何去进行通信的。
3.2 表示层
决定数据的展现（编码）形式，如同一部电影可以采样、量化、编码为RMVB、AVI，一张图片能够是JPEG、BMP、PNG等。
3.3 会话层
为两端通信实体建立连接（会话），中间有认证鉴权以及检查点记录（供会话意外中断的时候可以继续，类似断点续传）。
3.4 传输层
将一个数据/文件斩件分成很多小段，标记顺序以被对端接收后可以按顺序重组数据，另外标记该应用程序使用的端口号及提供QOS（Quality of Service，服务质量）。（不同的应用程序使用不同计算机的端口号，同样的应用程序需要使用一样的端口号才能正常通信）
3.5 网络层
路由选路，选择本次通信使用的协议（http、ftp等），指定路由策略及访问控制策略。（IP地址在这一层）
3.6 数据链路层
根据端口与MAC地址，做分组（VLAN）隔离、端口安全、访问控制。（MAC地址在这一层）处理VLAN内的数据帧转发，跨VLAN间的访问，需要上升到网络层。
3.7 物理层
将数据最终编码为用0、1标识的比特流，然后传输。（例如将题主头像的图片，变为一串01100111100这样的数字来表示）。
TCP/IP参考模型
TCP/IP四层模型
TCP/IP五层模型
每一层都呼叫它的下一层提供的网络来完成自己的需求。
- 物理层： 负责光电信号传递方式。集线器工作在物理层。以太网协议。
- 数据链路层： 负责设备之间的数据帧的传输和识别。交换机工作在数据链路层。例如网卡设备的驱动，帧同步，冲突检测，数据差错校验等工作。
- 网络层： 负责地址管理和路由选择。路由器工作在网络层。
- 传输层： 负责两台主机之间的数据传输。
- 应用层： 负责应用程序之间的沟通。网络编程主要针对的就是应用层。
如果是四层模型数据链路层和物理层在一层：
每一层的封装结构如下图：
网络接口层的传输单位是帧（frame），IP层的传输单位是包（package），TCP层的传输单位是段（segment），HTTP的传输单位则是消息或报文（message），这些单位其实并没有本质上的区别，可以统称为数据包。
TCP协议与UDP协议
一条视频讲清楚TCP协议与UDP协议-什么是三次握手与四次挥手
TCP/IP，TCP，UDP，IP，Socket 之间的关系
一篇文章看明白 TCP/IP，TCP，UDP，IP，Socket 之间的关系
1. TCP/IP
计算机与网络设备要相互通信，双方就必须基于相同的方法。比如，如何探测到通信目标、由哪一边先发起通信、使用哪种语言进行通信、怎样结束通信等规则都需要事先确定。不同的硬件、操作系统之间的通信，所有的这一切都需要一种规则。而我们就把这种规则称为协议（protocol）。
TCP/IP 是互联网相关的各类协议族的总称，比如：TCP，UDP，IP，FTP，HTTP，ICMP，SMTP 等都属于 TCP/IP 族内的协议。像这样把与互联网相关联的协议集合起来总称为 TCP/IP。也有说法认为，TCP/IP 是指 TCP 和 IP 这两种协议。还有一种说法认为，TCP/IP 是在 IP 协议的通信过程中，使用到的协议族的统称。
2. TCP/IP 的分层管理
TCP/IP 协议族里重要的一点就是分层。把 TCP/IP 层次化是有好处的。比如，如果互联网只由一个协议统筹，某个地方需要改变设计时，就必须把所有部分整体替换掉。而分层之后只需把变动的层替换掉即可。把各层之间的接口部分规划好之后，每个层次内部的设计就能够自由改动了。
值得一提的是，层次化之后，设计也变得相对简单了。处于应用层上的应用可以只考虑分派给自己的任务，而不需要弄清对方在地球上哪个地方、对方的传输路线是怎样的、是否能确保传输送达等问题。
| OSI中的层 | 功能 | TCP/IP协议族 |
|---|---|---|
| 7 应用层 | 文件传输，电子邮件，文件服务，虚拟终端 | TFTP，HTTP，SNMP，FTP，SMTP，DNS，Telnet 等等 |
| 6 表示层 | 数据格式化，代码转换，数据加密 | 没有协议 |
| 5 会话层 | 解除或建立与别的接点的联系 | 没有协议 |
| 4 传输层 | 提供端对端的接口 | TCP，UDP |
| 3 网络层 | 为数据包选择路由 | IP，ICMP，OSPF，EIGRP，IGMP |
| 2 数据链路层 | 传输有地址的帧以及错误检测功能 | SLIP，CSLIP，PPP，MTU |
| 1 物理层 | 以二进制数据形式在物理媒体上传输数据 | ISO2110，IEEE802，IEEE802.2 |
3. TCP
TCP（Transmission Control Protocol 传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。
流就是指不间断的数据结构，你可以把它想象成排水管中的水流。
TCP 为了保证报文传输的可靠，就给每个包一个序号，同时序号也保证了传送到接收端实体的包的按序接收。
4. UDP
UDP 是 User Datagram Protocol 的简称， 中文名是用户数据报协议，是 OSI（Open System Interconnection，开放式系统互联） 参考模型中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。
UDP 协议全称是用户数据报协议，在网络中它与 TCP 协议一样用于处理数据包，是一种无连接的协议。
UDP 有不提供数据包分组、组装和不能对数据包进行排序的缺点，也就是说，当报文发送之后，是无法得知其是否安全完整到达的。
UDP 用来支持那些需要在计算机之间传输数据的网络应用。包括网络视频会议系统在内的众多的客户/服务器模式的网络应用都需要使用 UDP 协议。
UDP 是不具有可靠性的数据报协议。细微的处理他会交给上层的应用去完成。在 UDP 的情况下，虽然可以确保发送消息的大小，不能保证消息一定会到达。因此应用有时会根据自己的需要进行重发处理。
5. TCP 与 UDP 区别
TCP 用于在传输层有必要实现可靠传输的情况。由于它是面向有链接并具备顺序控制、重发控制等机制的，所以他可以为应用提供可靠的传输。
UDP 主要用于那些对高速传输和实时性有较高要求的通信或广播通信。
6. IP
网络之间互连的协议（IP）是 Internet Protocol 的外语缩写，IP 是在 TCP/IP 协议中网络层的主要协议，任务是仅仅根据源主机和目的主机的地址传送数据。为此目的，IP 定义了寻址方法和数据报的封装结构。第一个架构的主要版本，现在称为 IPv4，仍然是最主要的互联网协议，尽管世界各地正在积极部署 IPv6。
IP 协议的作用是把各种数据包传送给对方。而要保证确实传送到对方那里，则需要满足各类条件。其中两个重要的条件是 IP 地址和 MAC地址（Media Access Control Address）。
IP 地址指明了节点被分配到的地址，MAC 地址是指网卡所属的固定地址。IP 地址可以和 MAC 地址进行配对。IP 地址可变换，但 MAC地址基本上不会更改。
7. Socket
应用在使用 TCP 或 UDP 时，会用到操作系统提供的类库。这种类库一般被称为 API（Application Programming Interface，应用编程接口）。
建立网络通信连接至少要一对端口号(Socket)。Socket 本质是编程接口(API)，对 TCP/IP 的封装，TCP/IP 也要提供可供程序员做网络开发所用的接口，这就是 Socket 编程接口；HTTP 是轿车，提供了封装或者显示数据的具体形式；Socket 是发动机，提供了网络通信的能力。
应用程序利用套接字，可以设置对端的 IP 地址，端口号，并实现数据的发送与接收。
网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换，这个连接的一端称为一个 Socket。
8. TCP/IP 通讯示例
在 TCP/IP 通讯过程中，每个分层，都会对所发送的数据附加一个首部，在这个首部中包含了该层必要的信息，如发送端的目标地址一节协议相关信息。通常，为协议提供的信息为包首部，所要发送的内容为数据。在下一层角度看，从上一层收到的包全部被认为是本层的数据。
HTTP，HTTPS，SSL/TLS 之间的关系
一篇文章看明白 HTTP，HTTPS，SSL/TLS 之间的关系
1. HTTP
超文本传输协议（HTTP，Hyper Text Transfer Protocol)是互联网上应用最为广泛的一种网络协议。所有的 WWW 文件都必须遵守这个标准。
设计 HTTP 最初的目的是为了提供一种发布和接收 HTML 页面的方法。简单来说，HTTP 是一个网络协议，专门用来帮你传输 Web 内容的。
2. HTTP 和 TCP 之间的关系
简单地说，TCP 协议是 HTTP 协议的基石——HTTP 协议需要依靠 TCP 协议来传输数据。在网络分层模型中，TCP 被称为“传输层协议”，而 HTTP 被称为“应用层协议”。
HTTP 对 TCP 连接的使用，分为两种方式：俗称“短连接”和“长连接”（“长连接(Keep-Alive)”又称“持久连接(Persistent Connection)”）。
假设有一个网页，里面包含好多图片，还包含好多【外部的】 CSS 文件和 JS 文件。在“短连接”的模式下，浏览器会先发起一个 TCP 连接，拿到该网页的 HTML 源代码（拿到 HTML 之后，这个 TCP 连接就关闭了）。然后，浏览器开始分析这个网页的源码，知道这个页面包含很多外部资源（图片、CSS、JS）。然后针对【每一个】外部资源，再分别发起一个个 TCP 连接，把这些文件获取到本地（同样的，每抓取一个外部资源后，相应的 TCP 就断开）
相反，如果是“长连接”的方式，浏览器也会先发起一个 TCP 连接去抓取页面。但是抓取页面之后，该 TCP 连接并不会立即关闭，而是暂时先保持着（所谓的“Keep-Alive”）。然后浏览器分析 HTML 源码之后，发现有很多外部资源，就用刚才那个 TCP 连接去抓取此页面的外部资源。
3. HTTPS
3.1 HTTP 的缺点
- 通信使用明文（不加密），内容可能会被窃听
- 不验证通信方的身份，因此有可能遭遇伪装
- 无法证明报文的完整性，所以有可能已遭篡改
3.2 HTTPS 的诞生
为了解决 HTTP 协议的以上缺点，在上世纪90年代中期，由网景（NetScape）公司设计了 SSL 协议。SSL 是“Secure Sockets Layer”的缩写，中文叫做“安全套接层”。（顺便插一句，网景公司不光发明了 SSL，还发明了很多 Web 的基础设施——比如“CSS 样式表”和“JS 脚本”）。
WebSocket & Socket
WebSocket介绍和Socket的区别
1. WebSocket介绍与原理
WebSocket protocol 是HTML5一种新的协议。它实现了浏览器与服务器全双工通信(full-duplex)。一开始的握手需要借助HTTP请求完成。
1.1 目的：即时通讯，替代轮询
网站上的即时通讯是很常见的，比如网页的QQ，聊天系统等。按照以往的技术能力通常是采用轮询、Comet技术解决。
HTTP协议是非持久化的，单向的网络协议，在建立连接后只允许浏览器向服务器发出请求后，服务器才能返回相应的数据。
当需要即时通讯时，通过轮询在特定的时间间隔（如1秒），由浏览器向服务器发送Request请求，然后将最新的数据返回给浏览器。这样的方法最明显的缺点就是需要不断的发送请求，而且通常HTTP request的Header是非常长的，为了传输一个很小的数据 需要付出巨大的代价，是很不合算的，占用了很多的宽带。
HTTP缺点：会导致过多不必要的请求，浪费流量和服务器资源，每一次请求、应答，都浪费了一定流量在相同的头部信息上
然而WebSocket的出现可以弥补这一缺点。在WebSocket中，只需要服务器和浏览器通过HTTP协议进行一个握手的动作，然后单独建立一条TCP的通信通道进行数据的传送。
1.2 原理
WebSocket同HTTP一样也是应用层的协议，但是它是一种双向通信协议，是建立在TCP之上的。
连接过程 —— 握手过程
- 浏览器、服务器建立TCP连接，三次握手。这是通信的基础，传输控制层，若失败后续都不执行。
- TCP连接成功后，浏览器通过HTTP协议向服务器传送WebSocket支持的版本号等信息。（开始前的HTTP握手）
- 服务器收到客户端的握手请求后，同样采用HTTP协议回馈数据。
- 当收到了连接成功的消息后，通过TCP通道进行传输通信。
2. WebSocket与HTTP的关系
2.1 相同点
- 都是一样基于TCP的，都是可靠性传输协议。
- 都是应用层协议。
2.2 不同点
- WebSocket是双向通信协议，模拟Socket协议，可以双向发送或接受信息。HTTP是单向的。
- WebSocket是需要握手进行建立连接的。
2.3 联系
WebSocket在建立握手时，数据是通过HTTP传输的。但是建立之后，在真正传输时候是不需要HTTP协议的。
3. WebSocket与Socket的关系
Socket其实并不是一个协议，而是为了方便使用TCP或UDP而抽象出来的一层，是位于应用层和传输控制层之间的一组接口。
当两台主机通信时，必须通过Socket连接，Socket则利用TCP/IP协议建立TCP连接。TCP连接则更依靠于底层的IP协议，IP协议的连接则依赖于链路层等更低层次。
WebSocket则是一个典型的应用层协议。
4. WebSocket与HTML5的关系
WebSocket API 是 HTML5 标准的一部分， 但这并不代表 WebSocket 一定要用在 HTML 中，或者只能在基于浏览器的应用程序中使用。
实际上，许多语言、框架和服务器都提供了 WebSocket 支持，例如：
- 基于 C 的 libwebsocket.org
- 基于 Node.js 的 Socket.io
- 基于 Python 的 ws4py
- 基于 C++ 的 WebSocket++
交换机 & 路由器 & 网关 & 路由
交换机和路由器有什么区别？网关和路由又是什么意思？简单说网络2-交换机与路由器
