实战网络编程系列-网络编程基础（一）

http://www.cnblogs.com/wildman/archive/2009/07/03/1516604.html

1.1 从访问网页开始

在 探讨具体的技术原理之前，我们来搞清楚“网络通信”的定义：它是指媒体信息通过网络从一端传递到另外一端。媒体信息的内容主要是话音、文字、图片和视频图 像。至于信息如何通过网络传递，例如：一个字符怎么变成电波信号，电波信号又如何在网络设备中传输和接收的。对于这些我们应用开发人员来说是不需要去深究 的。而大家所要关心的是应用层面的东西，例如：通信双方是怎么联系起来的？通信的内容怎么表示才能使双方理解？当某一端出现故障以后，如何让另一端知道？

假设有一对热恋中的青年男女，GG约MM去看电影，下面是拨打电话的过程：

MM：喂

GG：喂（应答一下）

GG：亲爱的，今晚我们去看电影吧？

MM：好啊（应答一下）

。。。。。。

这 里通话的两端是人在操作，人是有语言感知能力的，只要双方说的语言能使对方明白意思就行。如果通话的主体是电脑，则需要更严谨的定义，因为电脑并没有语言 感知能力，它只能识别事先定义好的规则，这样才能理解对方的意思。例如：电脑在发出第一个“喂”的时候，要约定这个内容是什么类型（例如：通话准备），然 后另一端再根据类型应答一下（例如：通话准备完毕）。所以通信的过程就是：请求-应答信息的往返过程。

    很多人天天上网，可能从来没去琢磨上网的过程是怎么样的，因为这已成为生活的一部分，是想当然的事情。如果您能从技术角度分析上网的过程，就大致明白网络通信是怎么回事，而了解了通信原理以后，再去做网站、WEB应用开发就能很快上手了。接下来我们分析一般情况下的应用场景：

    第1步：用户打开浏览器，并输入网址；

    第2步：系统连接web服务器；

第3步：系统返回页面内容；

第4步：浏览器显示页面内容。

    从使用者的层面来看，就是这简单的四步；假如用户给你提出了这样的需求，该怎么去进行下一步的技术架构分析呢？

 

【图1-1 请求网页过程】

    与用户使用场景相比，中间多了几步域名解析的过程。如果直接输入的是IP，这几个步骤就会省略。在互联网上，通常是以域名符号作为地址；而网络上的每个节点是以IP地址标识的，所以域名符号与IP地址要有个转换映射过程。这就是“域名解析服务”，简称DNS。DNS是由国际互联网组织提供的一种基础功能服务，域名解析时会按照DNS的树状结构逐级往上找，直到找到匹配的结果为止。接下来我们主要分析一下“浏览器”与“Web服务器”的交互细节：

    浏览器需要解析、呈现的内容是什么？把文字、图片、视频等按照HTML语法规则来组织的内容形式，简称HTML页面。浏览器要负责解释网页上的HTML语法，所以它就起到一个语法解释的作用，是一个网页脚本的解释引擎。但Web服务器是怎么把用户需要的HTML页面传递到客户端的呢？在传递的过程中，又是以什么形式表现的呢？这里就出现了一个HTTP协议，它负责对HTML页面内容封包，然后通信双方根据协议进行请求应答。HTTP协议只是整个网络协议族里面的一种应用协议。

【图1-2 TCP/IP协议栈】

逻辑上，发送的数据流会沿着这个栈自上向下传递，相反的接收数据流也会自下向上传递。在浏览器请求数据的时候，Web服务器首先读取指定位置的HTML文件，然后层层对数据流封包，加上头部或尾部【参见第三章的TCP/IP协议】，直到发送出去。接收方负责层层解包，到了应用层后，只包含HTTP协议头和网页内容的数据流了；然后浏览器根据协议头里面的类型来区分网页的内容、格式等属性【参考 HTTP协议的定义】。

    客户端（浏览器）与Web服务器交互的时候，传递的是基于HTTP协议的HTML数据包。每打开一个页面，都是一次新的请求，也就是每次请求都是独立的，不同的请求没有上下文环境【Context】数据。如果某个应用系统需要把关键的数据【例如：用户名，订单号】在每次请求的时候都把它们传递到服务器端，以此进行某些操作的话。这个时候通常有两种做法：

1：存储在客户端（如：COOKIE技术）；

2：存储在服务器端（SESSION, APPLICATION技术）。

假如选择在客户端存储，那么每次需要把数据放在HTTP协议的COOKIE属性，然后服务器端负责解析接收该属性值。如果存储在服务器端，就不需要每次传递这些数据，Web服务器要使用时直接从内存或其它存储系统读取。这两种方法区别如下：

方法	信息量大小	保持时间	应用范围	保存位置
APPLICATION	任意大小	这个应用程序的生命周期	所要用户	服务器端
SESSION	小量，简单的数据	用户活动时间 + 一段延迟时间(一般为 30分钟)	单个用户	服务器端
COOKIE	小量，简单的数据		单个用户	客户端

1.2 客户端—服务器编程模型

    每个网络应用都是基于客户端—服务器模型的。根据这个模型，一个应用是由一个服务器进程和一个或多个客户端进程组成。服务器管理某种资源，并且通过操作这种资源来为它的客户端提供某种服务。例如，一个Web服务器管理了一组磁盘文件，它会在接收到客户端的请求后，进行检索和执行。FTP服务器就管理了一组磁盘文件，它会为客户端进行存储和检索。

    客户端—服务器模型中的基本模型是事务，这个事务由四步组成：

1、  当一个客户端需要服务时，它向服务器发送一个请求。例如，当Web浏览器打开一个网页时，它就发送一个请求给Web服务器。

2、  服务器收到请求后，解释请求命令，并以适当的方式操作它的资源。例如，当Web服务器接收到浏览器发出的请求后，它读一个磁盘文件。

3、  服务器给客户端发送一个响应，并等待下一个请求。例如，Web服务器将文件内容发送给客户端。

4、  客户端收到响应并处理它。例如，当Web浏览器收到来自服务器的一个页面后，它就在屏幕上显示此页。

这里的客户端和服务器是逻辑上的概念，并不是物理机器，在操作系统里面表现的就是一个应用进程，它们可以同时运行在同一台主机或是不同的主机上。无论客户端和服务器是怎样映射到主机上的，客户端—服务器模型是相同的。

(待续)