网络协议|通信协议

最近在学习与思考，有哪些东西是学习了受益长久的呢？
我想到了，也可以做了，答案在结束语中~

前言

目前所有的文章思想格式都是:知识+情感。
知识:对于所有的知识点的描述。力求不含任何的自我感情色彩。
情感:用我自己的方式，解读知识点。力求通俗易懂，完美透析知识。

正文

所有的协议都需要具备协议的三要素。
由于网络协议，只是列举出知识点来，显然没有味道，所以，我采用问题与答案的方式。

协议的三要素

• 语法，就是这一段内容要符合一定的规则和格式。
  • 例如，括号要成对，结束要使用分号等。
• 语义，就是这一段内容要代表某种意义。
  • 例如数字减去数字是有意义的，数字减去文本一般来说就没有意义。
• 顺序，就是先干啥，后干啥。
  • 例如，可以先加上某个数值，然后再减去某个数值。

注意: 协议的三要素可以保证人与计算机的交流没有障碍~

网络协议的由来

问题：懂得了计算机与人之间的协议，明白了协议是干什么，怎么控制多台机器呢？

解答：通过协议只能搞定一台机器，想要控制多台机器，必须通过网络协议，才可以让多台机器互相协作，共同完成一件事。

网络协议初探

问题：浏览器怎么显示页面数据的吗？

解答：浏览器可以显示页面，通过的正是网络协议。接下来看看看整个过程：

1）浏览器输入URL：www.baidu.com

2）浏览器只知道域名，并不知道访问的IP与端口。

​ a：此时会先在自己的主机DNS缓存表hosts文件中寻找是否有域名解析的IP地址，

​ b：如果没找到，就会去local DNS服务器寻找；

​ c：如果没找到，就会去根域名服务器寻找；

​ d：如果没找到，就回去*域名服务器寻找；

​ e：如果没找到，就回去二级域名服务器寻找（这里一定可以找到，要是还没有找到，表示就没有住注册这个域名）

​ f：只要找到了，首先会将相应的域名与 IP的对应信息缓存在 local DMS服务器中，方便下次寻找；

​ g：只要找到了，其次会将相应的域名与 IP的对应信息缓存在 hosts 文件中，方便下次寻找；

​ h：此时浏览器就知道了该访问域名对应的IP地址。

​ g：一般服务器的端口默认的是80端口（这个80端口属于公网端口，不是自己想改就可以改的，就不能改！！！）

3）基于已经获得IP信息，浏览器就会开始打包请求信息，此时可以获得使用http/https封装数据的报文。DNS、HTTP、HTTPS属于应用层，或者五层。此时封装的数据是请求的信息，不包含ip与端口。

​ a：对于一般的请求，通常使用http 协议；

​ b：对于支付等请求，使用https协议。

4）四层，即传输层，接受来自应用层的数据包，通过socket编程进行打包。此时会加上目标端口信息与源端口（自身检测端口）。操作系统往往通过端口来判断，它得到的包应该给哪个进程。传输层存在两种协议：

​ a：TCP，面向连接的协议，一般都是采用这种方式

​ b：UDP，无连接协议，在探测请求通过的路由时，使用udp。

5）三层，即网络层，接受来自传输层的数据包。通过IP协议，添加目标IP信息与源IP信息。操作系统会针对当前的目标IP进行相应的判断。

6）二层，即数据链路层，接受来自网络层的数据包。封装目标/网关的Mac地址与主机Mac地址。

​ a：当目标IP与本机属于同一个局域网的时候，直接就会直接使用ARP协议，广播方式，通过吼的方式获得目标ip主机 的MAC地址。进行数据报的封装。

​ b：当目标IP与本机不属于同一个局域网的时候，直接就会直接使用ARP协议，广播方式，通过吼的方式获得当前网关（一般为192.168.1.1/24） 的MAC地址。进行数据报的封装。

​ c：在本机操作系统启动的时候，会被DHCP协议配置IP地址，子网掩码，默认网关信息。

7）物理层，接受来自数据链路层的数据包，使用网卡将包转成二进制发出去。

8-1）如果是当前局域网，目标主机直接就接收到了请求的信息。

8-2）如果不是当前局域网，数据会到达网关，网关会取出Mac地址，再取出IP头，查一下表表，看下发到哪一个位置。
一般网关就是路由器，属于3层设备，并且路由器之间会相互沟通，去哪里需要怎么走，使用的是OSPF与BGP的路由协议。
此时继续使用ARP呼叫另一个局域网的网关，获取他的Mac地址，并且将当前数据报的Mac地址换为目标网关的Mac地址。

9）目标网关获取数据包，取下Mac头，取下ip头，就是当前的局域网，此时使用ARP协议呼叫目标ip主机，请求Mac信息，再将Mac头换为目标主机的mac头。

10）此时目标服务器主机获取了包，取下Mac头，取下ip头，将包交给TCP层，会有相应的进程监听请求的端口。此时先进行一个回复包操作，说明这个其你去我收到了，你等着我的消息吧！

​ a：如果本机一直没有等到服务器主机返回的信息，那么此时TCP会重新发送 一次，一直等到收到了回复为止。不需要自己重新刷新页面，自动操作。

​ b：当TCP出问题了，此时浏览器的应用层重新发送请求。

​ c：目标服务器，一般都会有一个类似于 Tomcat的接待员，将请求的处理信息，分发给对应的处理进程，并收集处理的结果。使用RPC调用即可实现，基于 HTTP 协议放在 HTTP 的报文里面的，有直接封装在 TCP 报文里面的远程过程调用。

11）目标服务器将请求处理结束之后，重新封装数据包，只是将源ip与目标ip进行互换，源Mac与目标Mac互换。

12）经历漫长的路途，本机获得了请求的数据，浏览器会将获得响应数据进行渲染展示，

详解网络分层

问题：大家都知道网络是分层的，但是为什么要分层吗？

解答：网络分层，属于分而治之的思想，每一层各司其职。接下来看看，每一层都是怎么工作的。

1）当网络包经过网口的时候，如果网口配置的是混杂模式，会将所有的数据包 都拿进来处理

2）当获得了网络上的数据包，先拿下来mac看看是不是自己主机的，

​ a：mac不是自己主机的，直接丢弃

​ b：Mac是 自己主机的，就送到三层处理

3）三层，即网络层，看到了二层送上来的包，拿下ip头看看是不是主机ip的，

​ a：ip不是自己主机的，将数据转发出去（这就是mac冲突的问题）

​ b：ip是 自己主机的，就送到四层处理

4）四层，即传输层，看看是TCP还是UDP协议，如果这是一个tcp，正常包就直接给监听端口的进程，如果是发起或者 应答包，此时主机需要回复一个收到的包的确认消息。

5）五层，即应用层，将包在不同的进程中进行相应的处理。

6）如果应用层继续请求数据，就一层层的封装数据，发送出去。

网络层与层之间的关系

问题：网络中不管是7层还是5层，又或者是4层，每一层与上一层和下一层之间的关系是什么？

回答：网络分层中，下一层，会将接受到，来自上一层数据包进行封装。上一层，会将来自下一层的数据包进行解包。
每一层都只在自己本层的工作之内活动。

​ 只要是在网络上跑的包，都是完整的。可以有下层没上层，绝对不可能有上层没下层。

​ 所有在网络上的包，必须要有IP层与MAC层的封装，不然数据包发布出去。

问题：在网络传输的中，顶层在传输的时候，底层又都在干什么？

回答：只要上层要发包，下层就要干活，需要封装IP与mac才可以将数据包从网口发出去。

结束语

网络协议算是我觉得，作为一个准备奋战在一线编程世界，或者作为一个技术人员，必须要掌握的能力，只可惜自己领悟的时间太迟了!
但是，总归自己走出了第一步，并且还会一直走下去~