读书笔记1-网络的怎么连接的

Posted 2020-10-05 bell1991

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了读书笔记1-网络的怎么连接的相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

总体概况

web浏览器-TCP/IP-网卡驱动-集线盒/路由器-电话局-网络运营商-电话局-防火墙-缓存服务器-网卡驱动-TCP/IP-web服务器程序

一、在浏览器中输入网址发生了什么

1、生成 HTTP 请求消息

URL：统一资源定位符

<scheme>://<user>:<pasword>@<host>:<port>/<path>;<params>?<query>#<frag>

http://glasscom.com/dir/file1.htm

URL 表示要访问 www.lab.glasscom.com 这个 Web 服务器上路径名为 /dir/file1.html 的文件，也就是位于 /dir/ 目录下的 file1.html 这个文件

　　起始行

　　Headers

　　Body

　　　　请求行/状态行：【请求方法】【请求网址 】【协议版本 】 ——【协议版本】【响应状态码】【状态码描述】

　　　　请求头：键值

　　　　内容：get请求中通常没有实体

header

Cache - Control ○ 控制缓存的相关信息

Connection ○ 设置发送响应之后TCP连接是否继续保持的通信选项

Via ○ 记录途中经过的代理和网关

请求头

Authorization ○ 身份认证数据

If - Modified - Since ○ 如果希望仅当数据在某个日期之后有更新时才执行请求，可以在这个字段指定希望的日期。一般来说，这个功能的用途在于判断客户端缓存的数据是否已经过期，如果已经过期则获取新的数据

User - Agent ○ ○ 客户端软件的名称和版本号等相关信息

Accept ○ 客户端可支持的数据类型（Content - Type），以MIME 类型来表示

Accept - Charset △ ○ 客户端可支持的字符集

Accept - Encoding △ ○ 客户端可支持的编码格式（Content - Encoding），一般来说表示数据的压缩格式

Accept - Language △ ○ 客户端可支持的语言，汉语为 zh，英语为 en

Host ○ 接收请求的服务器 IP 地址和端口号

If - Match ○ 参见 Etag

If - None - Match ○ 参见 Etag

If - Unmodified - Since ○ 当指定日期之后数据未更新时执行请求

响应头部

Location ○ ○ 表示信息的准确位置。当请求的 URI 为相对路径时，这个字段用来返回绝对路径

Server ○ ○ 服务器程序的名称和版本号等相关信息

WWW - Authenticate ○ ○ 当请求的信息存在访问控制时，返回身份认证用的数据（Challenge)

Accept - Ranges ○ 当希望仅请求部分数据（使用 Range 来指定范围）时，服务器会告知客户端是否支持这一功能

Content - Length ○ ○ 表示消息体的长度

Expires ○ ○ 表示消息体的有效期

Last - Modified ○ ○ 数据的最后更新日期

Etag ○ 在更新操作中，有时候需要基于上一次请求的响应数据来发送下一次请求。在这种情况下，这个字段可以用来提供上次响应与下次请求之间的关联信息。上次响应中，服务器会通过 Etag 向客户端发送一个唯一标识，在下次请求中客户端可以通过 If -Match、If - None - Match、If - Range 字段将这个标识告知服务器，这样服务器就知道该请求和上次的响应是相关的。这个字段的功能和 Cookie 是相同的，但 Cookie 是网景（Netscape）公司自行开发的规格，而 Etag 是将其进行标准化后的规格

2、向 DNS 服务器查询 Web 服务器的 IP 地址

IP地址-DNS域名解析

根据域名查询 IP 地址；

了解 TCP/IP 的基本思路：就是由一些小的子网（子网可以理解为用集线器连接起来的几台计算机，我们将它看作一个单位，称为子网。），通过路由器连接起来组成一个大的网络。这里的将子网通过路由器连接起来，就形成了一个网络。

路由器：一种对包进行转发的设备，数据是以包的形式进行传送的。

集线器：一种对包进行转发的设备，分为中式集线器和交换式集线器

IP地址：是一串32比特的数字，网络号+主机号

通过解析器向DNS服务器发出查询（在编写浏览器等应用程序的时候，写上解析器的程序名称“gethostbyname”以及 Web 服务器的域名“www.lab.glasscom.com”就可以了，这样就完成了解析器的调用）—根据域名查询 IP 地址时，浏览器会使用 Socket 库中的解析器—解析器调用协议栈，协议栈执行发送信息的功能—然后通过网卡将信息发送给DNS服务器—DNS服务器返回响应信息—从响应信息中取出IP地址—放在内存里面—再返回给应用程序

3、DNS服务器的工作

DNS查询信息包括：

（a）域名 = www.lab.glasscom.com
（b） Class = IN
（c）记录类型 = A

二、发送消息

物理层——比特

数据链路层——网卡/APR（用于根据 IP 地址查询相应的以太网 MAC 地址）/RAPR

网络层——路由选择，寻址IP/ICMP（网络包传输过程中产生的错误和控制信息）/RIP（路由信息协议）

传输层——TCP/UDP可靠传输数据

会话层

表示层

应用层——HTTP/DNS

1、创建套接字

　　调用解析器向DNS服务器发送查询消息-浏览器通过Socket库想协议栈发出委托，首先是创建套接字—协议栈会分配一个存放套接字的空间—写入控制信息（描述符）—创建连接

　应用程序是通过“描述符”这一类似号码牌的东西来识别套接字的。

在协议栈中有一个存放控制信息的内存空间（IP地址、端口号等），套接字实体：记录用于控制通信操作的各种控制信息（响应时间，是否丢包等等。。），协议栈工作

查看套接字在win7中：-netstat -ano

第一列：通信协议

第二列：计算机本身的IP地址和端口，如果安装了多个网卡，就会显示多个IP地址；0.0.0.0表示不绑定IP地址

第三列：通信对象（远程端）的IP地址和端口号；此外UDP协议中不绑定对方的地址和协议，因此不显示

第四列：通信状态，LISTENING等待对方连接；ESTABLISHED完成连接正在通信。

第五列：PID进程标识符

netstat：显示套接字内容的命令

a ：显示正在通信的套接字，还显示包括未开始通信的套接字

n ：显示IP地址和端口号

o ：显示使用该套接字的的程序PID

2、连接服务器

　创建连接的原理：套接字刚刚创建的时候，里面没有存放任何数据，也不知道和谁通信，只有浏览器知道IP地址和端口号，因此要把这些信息高速协议栈/客户端向服务端发起请求，所以需要创建连接。

　　应用程序调用socket库中的connect组件，调用的时候指定描述符、IP地址、端口号。描述符：应用程序用来识别套接字的机制IP 地址和端口号：客户端和服务器之间用来识别对方套接字的机制。

记录和交换控制信息的头部：TCP头部（20个字节）

源端口号/目的端口号（16字节）

序列号seq（32比特）：发送方告知接受方，所有发送数据的第几个字节

确认号ACK（32）：接收方告知发送方，已经收到的所有数据的第几个字节

数据偏移量（4）：数据的启始位置，头部的长度

保留字段（6）

控制位（6）：

窗口（16）：接收方告知发送方窗口大小

效验和（16）：原来检查是否出现错误

紧急指针（16）：紧急处理的数据位置

可选字段（长度可变）：很少用

通信操作中使用的控制信息分为两类。

（1）头部中记录的信息
（2）套接字（协议栈中的内存空间）中记录的信息

当TCP头部创建好之后-委托IP进行发送

浏览器、邮件等一般应用程序收发数据时用 TCP；
DNS 查询等收发较短的控制数据时用 UDP。

3、收发数据

　　两端的套接字完成连接之后，就进入收发消息的阶段了。在这个阶段，协议栈会将从应用程序收到的数据切成小块并发送给服务器，考虑到通信过程中可能会出错导致网络包丢失，协议栈还需要确认切分出的每个包是否已经送达服务器，对于没有送达的包要重新发送一次。

协议栈不是一收到数据就马上发送的：判断依据：

网络包大小：先把数据放在内部的发送缓冲区中，而网络包的数据长度是有限制的，MTU 表示一个网络包的最大长度，在以太网中一般是 1500 字节。MTU 是包含头部的总长度，因此需要从MTU 减去头部的长度，然后得到的长度就是一个网络包中所能容纳的最大数据长度，这一长度叫作 MSS。
时间，计时器（类似浏览器一样的应用程序，一般都是直接发送的）

对请求信息进行拆分发送：