网络相关之网络基础

最近在看关于HTTP相关的东西，今天先记录一部分，因为关于这块的东西要讲起来，还是挺多的。关于今天这篇文章，这篇文章的脉络是网络的结构，然后再说数据信息在是怎样在网络中流动的。

网络的结构

首先网络是分层的，类似于一种降低耦合的思想，每一层之间相互独立，某一层出现问题只需要调整这一层就行，不用大动干戈，易于维护，灵活性好。

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应用层

应用层主要负责整块数据的发送和接收。
应用层对应着许多协议，比如HTTP，FTP等等，这里简单介绍一下HTTP；
HTTP 分请求报文和相应报文。

请求报文

HTTP请求报文是客户端向服务端发送请求的详细内容，里边包含请求方法，请求的URL，报文头部，以及报文体。

HTTP请求报文.jpg

响应报文

HTTP响应报文是服务端向客户端发送响应的详细内容，内部包含响应状态码及描述，响应头部以及响应实体。

HTTP响应报文.jpg

请求和响应的数据都会交给传输层去发送，这一层也是最接近用户的一层。

传输层

传输层对应着TCP，UDP。
传输层负责将数据拆分和整合。TCP还要多做回执和重发的操作，因为TCP是确保传输成功的协议，需要给发送方回执，告诉发送方：“嗯，我收到了。”；当发送失败的时候，TCP还需要进行重发操作。而UPD是不保证数据是否发送成功的，我只管发送数据和接收数据，成不成功俺才不管。
这边主要讲一下TCP的一些工作原理。参考TCP 详解

TCP连接（三次握手机制）

TCP的连接是通过三次握手机制连接上的。
1.客户端--（我需要连接你）-->服务端
2.服务端--（我知道你要连接我）-->客户端
3.客户端--（我知道你知道了）-->服务端

TCP三次握手.png

通过三次握手机制之后，客户端和服务端连接建立，可以进行数据传输。
三次握手机制是比较可靠的一种机制，如果使用两次握手的话，可能会造成一些问题，比如发送了一个连接请求之后，这个请求很调皮，本来它的任务失去服务端报信的，却跑出去玩了；客户端迟迟没有收到回信，于是又发出了一个连接请求，服务端和客户端建立了连接，进行了数据传输工作之后，服务器和客户端就关闭了连接。此时，之前的请求玩得尽兴了，跑到了服务器那边，服务器于是进行了回复，连接建立。因为两次握手的原因，此时客户端是没有想着建立连接的，问题就产生了。如果是三次握手机制的话，服务端给客户端回复之后，因为客户端并没有这个请求，所以也就不会响应，那么这个连接也不会建立。

TCP关闭连接（四次挥手）

当TCP连接要关闭连接的时候，需要经过四个步骤。
1.客户端--（我要断开连接）-->服务端
2.服务端--（我知道你要断开连接）-->客户端
--------服务端往客户端发最后的数据--------
3.服务端--（我同意断开连接）-->客户端
4.客户端--（我收到你同意断开连接的消息）-->服务端

TCP四次挥手.png

TCP断开连接需要四个步骤，比连接多一步。原因是什么呢？根本原因是为了保证可靠性稳定性，保证连接一定是断开了。因为客户端想要断开连接之前，两方是正在进行数据传输的，那么客户端想要断开连接的时候，服务器可能还有数据要向客户端发送，那么服务端就需要将这些数据发送完毕才允许断开连接。
上图中客户端在发出最后一次消息的时候经历了TIME-WAIT状态才进入关闭状态，那么为什么要经历TIME-WAIT状态呢？

第一，保证客户端发送的最后一个ACK报文能够到达服务器。因为这个ACK报文可能丢失，站在服务器的角度看来，我已经发送了FIN+ACK报文请求断开了，客户端还没有给我回应，应该是我发送的请求断开报文它没有收到，于是服务器又会重新发送一次，而客户端就能在这个2MSL时间段内收到这个重传的报文，接着给出回应报文，并且会重启2MSL计时器。
第二，防止类似与“三次握手”中提到了的“已经失效的连接请求报文段”出现在本连接中。客户端发送完最后一个确认报文后，在这个2MSL时间中，就可以使本连接持续的时间内所产生的所有报文段都从网络中消失。这样新的连接中不会出现旧连接的请求报文。

TCP数据传输

当经过了三次握手建立了连接之后，就可以进行数据传输了。
TCP是将应用层给过来的数据分块标记序号进行传输。发送方发送一块数据过去，接收方收到之后要进行回应，如果规定时间发送方没收到回应，发送方会进行重发。
其中TCP传输阶段使用了很多的机制来保证数据传输的可靠稳定并且高效率。关于这些机制这里就不一一列举了，看下我给出的参考。
数据传输完成，需要断开连接的时候，就需要进行四次挥手。

网络层

网络层里边工作着的是IP。
网络层是为传输层提供服务，传送的是数据包。

主要作用

主要作用：一，是解决如何是数据包通过各节点传送的问题，即通过路径选择算法（路由）将数据包传送到目的地。二，为避免通信子网中出现过多的数据包而造成网络阻塞，需要对流入的数据包数量进行控制（拥塞控制）。三，数据包要跨越多个通信子网才能到达目的地时，还要解决网际互连的问题。

地址

由网络地址和主机地址自称，网络地址是唯一的。

主要协议

IP：承载要发送的消息
ARP ：用来找到目标主机的Ethernet网卡Mac地址。