http,socket,进程通信,网络通信(1)
眾所周知,網絡通信本質上就是進程間通信,進程間通信有以下常見的通信方式:
1,管道pipe:管道是一種半雙工的通信方式,數據只能單向流動,而且只能在具有親緣關系的進程間使用,進程的親緣關系通常指父子進程關系.
2,高級管道通信:將另一個程序當做一個新的進程在當前程序進程中啟動,則它算是當前程序的子進程
3,命名管道FIFO:有命名管道也是半雙工的通信方式,但它允許無親緣關系的進程間通信
4,消息隊列MessageQueue:消息隊列是由消息的鏈表,存放在內核中并由消息隊列標識.消息隊列克服了信號傳遞信息少,管道只能承載無格式字節流以及緩沖區大小受限制等缺點
5,共享存儲ShardMemory:共享內存就是映射一段能被其他進程所訪問的內存,這段共享內存由一個進程創建,但多個進程都可以訪問,共享內存是最快的IPC方式,它是針對其他進程間通信方式運行效率低而專門設計的.
6,信號量Semaphore:信號量是一個計數器,可以用來控制多個進程對共享資源的訪問,它通常作為一種鎖機制,防止某進程正在訪問共享資源時,其他進程也訪問該資源,因此,主要作為進程間以及同一進程內不同線程之間的同步手段
7,套接字socket:套接字是網絡間進程的唯一標識,用于不同機器間進程的通信
8,信號:信號是一種比較復雜的通信方式,用于通知接收進程某個事件已經發生
網絡間進程通信
端口號與進程號
本地進程通信的唯一標識是ProcessID,由系統內核分配并統一管理,當進程需要訪問網絡時,才會有端口號,端口號分為公認端口號,范圍從0-1023,這些端口號一般固定分配給一些服務(21FTP服務,25SMTP服務,80HTTP服務,135RPC服務)等.動態或私有端口號范圍從1024到65535,這些端口號不固定分配給某個服務,只要進程會系統提出訪問網絡申請,系統可以從這些端口號中分配一個給該程序使用
面試時可能會考的網絡端口號
20,21--FTP相關
22--安全服務(SSH)
23--遠程登錄(TTS)
25--電子郵件(SMTP)
80--超文本服務器(HTTP)
110--電子郵件(pop3)
8080--www代理如tomcat
3306--mysql
4000--騰訊QQ客戶端
互聯網分層:
http://www.ruanyifeng.com/blog/2012/05/internet_protocol_suite_part_i.html
OSI七層模型:
1,物理層,2,數據鏈路層,3,網絡層,4傳輸層,5,會話層,6,表示層,7應用層
五層模型:
1,物理層,2,數據鏈路層,3,網絡層,4,傳輸層,5應用層(應用層+表示層+會話層)
七層模型和五層模型的區別在于擁有眾多協議組成的應用層,5層模型將應用層,表示層會話層看做為應用層
物理層,
就是兩個電腦用網線連接組成局域網,局域網再組成因特網
數據鏈路層,
我們用電線將兩個機器連接起來之后,要實現通信,那就要規定一組高低電平(高低電壓)組合的含義,電線連接的高低電平在一段時間內是連續的,怎么樣才能知道哪個點到哪個點的高低電平算一組數據呢,我們約定給他一個特殊的標記.我們將發送者,接收者,要發送的數據類型等經過二進制編碼得出一串二進制序列(01序列)加入到高低電平的傳輸中,以后在高低電平中遇到這串序列就知道他是一組消息的開頭(Head),隨后跟著的是所攜帶的數據(Data).這樣一個組合電信號叫做幀(Frame),模型如下
以太網協議
以太網協議規定:"標頭"的長度，固定為18字節。"數據"的長度，最短為46字節，最長為1500字節。因此，整個"幀"最短為64字節，最長為1518字節。如果數據很長，就必須分割成多個幀進行發送。
MAC地址,廣播,
局域網里電腦多了,數據是向所有電腦發送的(廣播),所有電腦都會接收到同樣的信號,我要怎么知道,信號來自哪臺電腦呢.既然Head包含了發送者和接收者的信息,我們就要給局域網中的每一臺電腦命名而且不能重復,這樣我們才能知道是誰發給我的,以太網規定連入網絡的所有設備都必須有網卡接口,而且世界上的每一個網卡出廠時都有一個世界獨一無二的MAC地址,長度為48個二進制位,通常用12個16進制數表示
這樣可以用獨一無二的網卡來區別局域網中的電腦.因此我們可以將MAC地址作為發送者和接收者標識.這樣所有電腦接收到信號時,自己解析這串信號的的MAC序列是不是自己,如果是自己則進一步解析編碼成信息,如果不是發給自己則丟棄,這樣就實現了電腦間的通信
網絡層:
理論上,依靠MAC地址,我們就可以用深圳的一臺電腦,給硅谷的一臺電腦發送信息.但是我們前面說過,這種發送方式是廣播的方式,如果這樣做,那么全世界的電腦都會收到來自全世界的信息,那是不現實的.因特網是由若干個子網絡組成的.
因此必須找到一種方法能夠區分哪些MAC地址屬于同一個子網絡，哪些不是。如果是同一個子網絡，就采用廣播方式發送，否則就采用"路由"方式發送。（"路由"的意思，就是指如何向不同的子網絡分發數據包，這是一個很大的主題，本文不涉及。）遺憾的是，MAC地址本身無法做到這一點。它只與廠商有關，與所處網絡無關。那么確定計算機所在的子網絡就要重新引進一套新的地址,俗稱網絡地址,簡稱網址.子網絡層面的東西叫做網絡層
IP協議
規定網絡地址的協議叫做IP協議,廣泛采用的第四版叫IPv4,中間那層是十進制寫法,下面那層是二進制寫法,可以計算出他們的范圍胡是0.0.0.0一直到255.255.255.255
一套新地址,給互聯網上的每一臺電腦都會分配一個IP地址,這個地址分為兩部分,前一部分代表網絡,后一部分代表主機,如果前面網絡部分都相同說明兩臺計算機在同一個子網絡.要怎么判斷兩臺計算機在同一個子網絡呢,因為,不同的子網絡網絡部分的位數不一樣,通過子網掩碼與IP地址相與計算可以識別,子網掩碼是區分子網絡的一個參數,例如
IP地址172.16.254.1，如果已知網絡部分是前24位，主機部分是后8位，那么子網絡掩碼就是11111111.11111111.11111111.00000000，如果是同一個子網絡相與之后根子網掩碼的網絡部分全為1一致,寫成十進制就是255.255.255.0
辦公室里最常見的網絡問題當然就是,網絡地址沖突,網絡地址被占用,如果你不能自動獲取IP地址,或者局域網IP分配不夠用被其他電腦占用,那么你就要手動設置IP地址了,一個局域網一般網絡部分是前面24位,因此只要改主機部分,就可以連接上網了,子網掩碼自然是,255.255.255.0
IP數據包,
之前的包含接受者,發送者,數據類型的Head不變,在data部分添加一個代表IP地址信息的Head即形成了IP數據包,當然如果data數據很大則要分割成多個數據包發送
ARP協議,
如上圖IP數據包,IP數據包會通過網絡層和局域網,這兩層網絡,因此必須同時知道兩個地址,一個是對方的IP地址,另一個是對方的MAC地址,通常情況下
IP地址通過中間DNS解析網址(www.google.com)可以知道對方的IP地址,但是無法知道MAC地址,,所以需要一種機制能夠從IP地址得到MAC地址
這里又可以分成兩種情況。
第一種情況，如果兩臺主機不在同一個子網絡，那么事實上沒有辦法得到對方的MAC地址，只能把數據包傳送到兩個子網絡連接處的"網關"（gateway），讓網關去處理。
第二種情況，如果兩臺主機在同一個子網絡，那么我們可以用ARP協議，得到對方的MAC地址。ARP協議也是發出一個數據包（包含在以太網數據包中），其中包含它所要查詢主機的IP地址，在對方的MAC地址這一欄，填的是FF:FF:FF:FF:FF:FF，表示這是一個"廣播"地址。它所在子網絡的每一臺主機，都會收到這個數據包，從中取出IP地址，與自身的IP地址進行比較。如果兩者相同，都做出回復，向對方報告自己的MAC地址，否則就丟棄這個包。
總之，有了ARP協議之后，我們就可以得到同一個子網絡內的主機MAC地址，可以把數據包發送到任意一臺主機之上了。
傳輸層
一臺計算機的軟件(QQ編輯文字)從深圳發出信息到硅谷,經過如干個局域網,最終來到硅谷一臺電腦上,這臺電腦接收到可以接受到信息,但是必然是用一種軟件來接受,那么我們要知道到底是哪個軟件來接受這個數據(QQ消息),那么這個標識進程的參數.電腦上運行著這么多軟件(進程),前面我們提到過,進程有一個唯一標識符叫PID,但是如果要連接網絡,則會想系統申請端口號(port),前面我們講過0-1023被約定俗成的服務或者應用所占用,那么普通的程序只能從私有端口中分配端口號;
傳輸層的功能就是建立端口到端口的通信,相比之下,網絡層的功能是建立主機到主機的通信,只要確定主機和端口號,我們就能實現程序之間的交流(QQ聊天),主機+端口叫做套接字(socket)
udp協議,
現在我們要在原來的ip數據包總加入端口信息,因此數據包變成如下
MAC+IP+Port的三個Head組成的數據包頭加上data數據就變成了一個UDP數據包
TCP協議
UDP協議的優點是比較簡單，容易實現，但是缺點是可靠性較差，一旦數據包發出，無法知道對方是否收到.為了解決這個問題，提高網絡可靠性，TCP協議就誕生了。這個協議非常復雜，但可以近似認為，它就是有確認機制的UDP協議，每發出一個數據包都要求確認。如果有一個數據包遺失，就收不到確認，發出方就知道有必要重發這個數據包了。因此，TCP協議能夠確保數據不會遺失。它的缺點是過程復雜、實現困難、消耗較多的資源。TCP數據包和UDP數據包一樣，都是內嵌在IP數據包的"數據"部分。TCP數據包沒有長度限制，理論上可以無限長，但是為了保證網絡的效率，通常TCP數據包的長度不會超過IP數據包的長度，以確保單個TCP數據包不必再分割。
應用層
應用程序收到"傳輸層"的數據，接下來就要進行解讀。由于互聯網是開放架構，數據來源五花八門，必須事先規定好格式，否則根本無法解讀。"應用層"的作用，就是規定應用程序的數據格式。
舉例來說，TCP協議可以為各種各樣的程序傳遞數據，比如Email、WWW、FTP等等。那么，必須有不同協議規定電子郵件、網頁、FTP數據的格式，這些應用程序協議就構成了"應用層",應用層的協議最廣泛的就是,Http協議,SMTP,DNS,FTP,Telnet,SNMP。
這是最高的一層，直接面對用戶。它的數據就放在TCP數據包的"數據"部分。因此，現在的以太網的數據包就變成下面這樣。
下篇將會著重講述應用層幾個協議,下篇名詞,http,長連接,短連接,DNS,
將會解釋,瀏覽器從輸入網址到響應的過程
https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4NTEzMjc5Mw==&mid=2650554715&idx=1&sn=6f5fdf99f33633c9cc4f97904d1209f6&chksm=f3f833cdc48fbadb5921a3c08451fcf5091dc57182c9d1555eebe6890ea8543f498eb9df683e#rd
總結
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