TCP/IP、HTTP(S)、MQTT、AMQP、FTP、网关、子网掩码

网络层（IP）和传输层（TCP、UDP、SSH）负责数据在网络中的传输
应用层（HTTP、FTP、SSH、MQTT、AMQP、RTSP）负责数据的封装和解析
上述应用层协议都建立在TCP/IP之上

TCP/IP协议

即传输控制/网络协议，也叫作网络通讯协议。不仅仅包括TCP 和IP两个协议，而是指一个由FTP、SMTP、TCP、UDP、IP等协议构成的协议簇

IP（Internet Protocol）

• 网络层。为主机提供一种无连接、不可靠的、尽力而为的数据报传输服务。

TCP（Transmission Control Protocol）

• 建立在IP协议之上的传输层协议，定义数据传输和连接的方式
• 在两台计算机之间经过"三次握手"建立可靠连接，握手成功后才开始传输数据。TCP协议会对每个IP包编号，确保对方按顺序收到，如果包丢掉了，就自动重发。理论上TCP连接一旦建立，在通信双方中的任何一方主动发起并通过"四次挥手"关闭连接之前，TCP 连接都将被一直保持下去。
• WebSocket是建立在TCP协议上的，用于代替轮询。通过保持连接状态以减少开销，且加快响应速度

UDP（User Data Protocol，用户数据协议）

• 传输层协议，消耗资源比TCP少，传输数据之前源端和终端不建立连接， 需要传送时就直接发出，源端不需要接收来自终端的消息
• 不保证终端可收到包
• 不保证终端收到包的顺序

Socket（套接字）

为了方便程序员调用TCP/IP协议（包括TCP和UDP），而抽象出来一组接口。
Socket 和 WebSocket无关。

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HTTP

HTTP（Hypertext Transfer Protocol 超文本传输协议）是应用层协议,定义传输数据的内容的规范，基于TCP/IP协议
HTTP协议由请求和响应构成，且是无状态的( 无状态是指两次连接通信之间是没有任何关系的，每次都是一个新的连接，服务端不会记录前后的请求信息。)

URL构成

http://www.baidu.com/index.html?id=10
http 协议 protocol
www.baidu.com 主机 host
index.html 路径 path
id=10 参数 query string

常见请求头

• If-Modified-Since 值为上一次服务器返回的last-modified值,用于确定资源是否更改过,若未更改则从缓存中读取(304)
• User-Agent 操作系统(OS)和浏览器的版本信息
• Referfer 发起请求的地址
• Authorization 一般用于设置身份请求信息

常见响应头

• last-modified 资源上次修改时间
• Date 服务器日期
• Server 服务器信息
• Transfer-Encoding: 一般为chunked,出现在Content-Length不确定的情况下,表示服务器不知道响应体的具体大小

状态码

成功的状态码：

• 200 – 服务器成功返回网页
• 304 – 页面未修改

失败的状态码：

• 404 – 请求的网页不存在
• 500 – 服务器内部错误
• 503 – 服务器暂时不可用
• 400（错误请求） 服务器不理解请求的语法。
• 401（未授权） 请求要求进行身份验证。登录后，服务器可能会返回对页面的此响应。
• 403（已禁止） 服务器拒绝请求。
• 408（请求超时） 服务器等候请求时超时。

其他:

• 100（Continue继续） 请求者应当继续提出请求。服务器返回此代码则意味着，服务器已收到了请求的第一部分，现正在等待接收其余部分。

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HTTPS

在 应用层HTTP 和 传输层TCP 之间，加入了一个安全层SSL/TLS，用于对发出的HTTP数据加密，对收到的HTTP数据解密

• SSL全称“Secure Sockets Layer”，安全套接层。
  后来更名为TLS，“Transport Layer Security”，传输层安全协议。
• 默认端口为443
• 通过证书（公私钥对）进行加密和解密操作
  证书由CA（Certificate Authority，证书授权中心）颁发。

原理演化

• 对称加密（单钥匙锁）
  AB端均持有密钥a，在一端用密钥a加密消息，在另一端通过密钥a解密。
  不安全，产生密钥的一方需要将密钥传给对方，可能会被中间人拦截
• 非对称加密（双钥匙锁）
  A端持有公钥a，B端持有私钥b，公钥的加密只能由私钥解密，私钥的加密只能由公钥解密。
  不安全，产生密钥的一方需要将公钥传给对方，该过程同样可能会被中间人拦截
• 对称加密 + 非对称加密
  客户端拥有秘钥A，服务器拥有公钥B和私钥C，首先，客户端向服务器发送请求，服务器响应请求并返回公钥B，客户端用公钥B加密秘钥A传给服务器。然后客户端和服务器的通信就可以通过秘钥A来进行加密解密，这样就保证了数据传输过程中的加密问题。
  不安全，在第一次请求时，中间人可以拦截服务器返回的公钥B，并换成伪造的公钥
• 对称加密 + 非对称加密 + CA数字证书（HTTPS采用的方式）
  数字证书由可信任的第三方颁发，相当于一个身份证，可以验证服务器的身份。
  数字证书包含了证书持有者信息、公钥信息、CA信息、通过CA私钥加密的以上明文信息的签名。客户端初次请求会从服务器端获取该证书，通过CA的公钥解密签名并和明文比对，以此确保

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MQTT（Message Queue Telemetry Transport）

遥测传输协议
基于TCP/IP协议，是一种低开销、低带宽占用的应用层即时通讯协议。
适用于计算能力有限、网络带宽低、信号不稳定的远程设备。
使用发布/订阅模式，提供一对多的消息发布，但不会收到订阅者的反馈。
有三种消息发布的服务质量：

1. “最多一次”，消息发布完全依赖底层 TCP/IP 网络。分发的消息可能丢失或重复。例如可用于给APP推送消息
2. “至少一次”，确保消息可以到达，但消息可能会重复。
3. “只有一次”，确保消息只到达一次。例如，这个等级可用在一个计费系统中，这里如果消息重复或丢失会导致不正确的收费。

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AMQP（Advanced Message Queue Protocol）

高级消息队列协议
也是基于TCP/IP的应用层通讯协议。
比起MQTT，适用于网络状况较好，机器性能较强的场景。
RabbitMQ是实现了AMQP的消息中间件（也可以通过插件支持MQTT）。

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SSH（Secure Shell）

SSH是建立在应用层和传输层基础上的安全协议
默认端口号22
SSH除了作为安全协议以外，有时还被作为一种应用，对于开启SSH服务的设备或系统，可能在终端通过SSH客户端软件进行连接，如：SecureCRT、ssh secure shell client、PuTTY

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FTP（File Transfer Protocol）与 SFTP

• FTP占用两个端口，通常控制端口为21，数据传输端口为20。
• FTP在控制连接方面可以通过SSL加密，但数据端口传输数据时不加密。
  SFTP比FTP传输慢，但更安全。
• 通过在数据端口使用SSH加密，变为SFTP协议，此时控制端口为22（同SSH）。
• 支持主动和被动两种传输方式。

主动传输

被动传输

为Win10启用FTP

1. 控制面板--》程序--》启用或关闭windows功能
   Internet information service（信息服务），并选中“FTP服务”、“FTP扩展性”和“IIS管理控制台”前的复选框，点击“确定”

   
   

2. 控制面板--》系统和安全--》管理工具--》Internet Information Services (IIS)管理器
   右击选择添加FTP站点，并选择物理目录，输入本机IP，无SSL证书

   
   
3. 关闭防火墙，或控制面板--》所有控制面板项--》Windows 防火墙--》允许的应用
   添加C:\Windows\System32\svchost.exe，会产生windows服务主进程

此时通过ftp:// ip 或者 ftp:// ip:21即可访问

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IP地址

IP 地址是一个网卡在网络世界中的通讯地址，一个网卡在同一时段只能有一个 IP 地址，一台机器可以有多个 IP 地址。

• IPv4
  实际上是一个32位整数，以字符串表示的IP地址如192.168.0.1实际上是把32位整数按8位分组后的数字表示。

• IPv6
  实际上是一个128位整数，它是IPv4的升级版，以字符串表示类似于2001:0db8:85a3:0042:1000:8a2e:0370:7334。

• 固定IP
  固定IP地址是长期固定分配给一台计算机使用的IP地址，一般是特殊的服务器才拥有固定IP地址。

• 动态IP
  因为IP地址资源非常短缺，通过电话拨号上网或普通宽带上网用户一般不具备固定IP地址，而是由ISP动态分配暂时的一个IP地址。

• 公网IP
  由Inter NIC(Internet Network Information Center 因特网信息中心)负责。这些IP地址分配给注册并向Inter NIC提出申请的组织机构。
  公网IP是在因特网上可以直接被其他人访问的地址。
  公网IP在全球内是唯一的。

• 私有IP
  Internet 上的保留地址，内网的多台计算机以 NAT（网络地址转换）协议，通过一个公共的网关转向一个公共的公网IP访问Internet。
  内网的计算机可向Internet上的其他计算机发送连接请求，但Internet上其他的计算机无法向内网的计算机发送连接请求。
  私网IP可以重复，但是在一个局域网内不能重复。

IP地址分为三类

在很早的时候就预料到了ipv4可能不足，所以在每一类的ip地址中都预留了一部分地址作为私有ip：

类型	ip范围	私有地址范围
A	1.0.0.0~126.255.255.255	10.0.0.0~10.255.255.255
B	128.0.0.0~191.255.255.255	172.16.0.0~172.31.255.255
C	192.0.0.0~223.255.255.255	192.168.0.0~192.168.255.255

其中还有 127.x.x.x 段地址空间是被保留的回环地址

具体的上网流程
比如在一个小区内的电信用户的公网ip都是相同的，所以我们将数据发送给路由器，然后路由器通过公网ip访问互联网查询到数据，然后路由器再将查询到的数据传递到私有ip地址。

子网掩码

子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。
子网掩码用于将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。
不是某个IP的网络号和主机号决定子网掩码是什么，而是子网掩码决定了某个IP地址的网络号与主机号是什么

常用的子网掩码有数百种，以下为最常用的两种子网掩码:

• 255.255.255.0
  最后面一个数字可以在0~255范围内任意变化，因此可以提供256个IP地址。但是实际可用的IP地址数量是256-2，即254个，因为主机号不能全是“0”或全是“1”。
• 255.255.0.0
  后面两个数字可以在0~255范围内任意变化，可以提供2552个IP地址。但是实际可用的IP地址数量是255*255-2，即65023个。

IP地址的子网掩码设置不是任意的。如果将子网掩码设置过大，容易超时并导致网络传输错误。因此，如果一个网络的规模不超过254台电脑，采用“255.255.255.0”作为子网掩码就可以了。
局域网最常使用的IP地址“192.168.x.y”默认的子网掩码是“255.255.255.0”。即x相同，y不同的设备属于一个掩码为“255.255.255.0”的同一子网中，俗称属于同一网段。

网关

网关实质上是一个网络通向其他网络的IP地址（即内网通向外部的桥梁），既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。
网关地址总是与计算机IP地址是同一网段的。不同网段的设备必须通过网关通讯。
通常默认网关即为路由器地址。

比如有网络A和网络B，网络A的IP地址范围为“192.168.1.1~192. 168.1.254”，子网掩码为255.255.255.0；网络B的IP地址范围为“192.168.2.1~192. 168.2.254”，子网掩码为255.255.255.0。而要实现这两个网络之间的通信，则必须通过网关。如果网络A中的主机发现数据包的目的主机不在本地网络中，就把数据包转发给它自己的网关，再由网关转发给网络B的网关，网络B的网关再转发给网络B的某个主机。

网关的IP地址是具有路由功能的设备的IP地址，具有路由功能的设备有路由器、启用了路由协议的服务器（实质上相当于一台路由器）、代理服务器（也相当于一台路由器）。

Windows固定IP

1. cmd中输入ipconfig /all查看当前IP和DNS
2. WiFi=>WLAN=>更改适配器选项=>属性=>WLAN属性=>IPV4

查看指定域名的ip地址

ping

解析顺序是系统缓存--hosts--缓存服务器--主服务器--辅服务器
查到则直接返回，因此只会返回一条数据

nslookup

直奔dns进行查询，可以查到该域名所有对应的ip(可能多个)