+文本內(nèi)容是對(duì)劉超《趣談網(wǎng)絡(luò)協(xié)議》課程的筆記贾漏， 如果有任何侵權(quán)行為， 請(qǐng)聯(lián)系博主刪除
協(xié)議三要素
- 語(yǔ)法藕筋，就是這一段內(nèi)容要符合一定的規(guī)則和格式纵散。例如，括號(hào)要成對(duì)隐圾，結(jié)束要使用分號(hào)等伍掀。
- 語(yǔ)義，就是這一段內(nèi)容要代表某種意義暇藏。例如蜜笤，數(shù)字減去數(shù)字是有意義的，數(shù)字減去文本一般來(lái)說(shuō)就沒(méi)有意義盐碱。
- 順序把兔，就是先干啥，后干啥瓮顽。例如县好，可以先加上某個(gè)數(shù)值，然后再減去某個(gè)數(shù)值暖混。
通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議缕贡，可以使一大片機(jī)器互相協(xié)作、共同完成一件事拣播。
這時(shí)候晾咪，你可能會(huì)問(wèn)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議長(zhǎng)啥樣贮配，這么神奇谍倦，能干成啥事？先舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子泪勒。
當(dāng)想要買一個(gè)商品時(shí)昼蛀，常規(guī)做法就是打開(kāi)瀏覽器，輸入購(gòu)物網(wǎng)站的地址酣藻。瀏覽器就會(huì)給你一個(gè)頁(yè)面曹洽。它之所以能夠顯示頁(yè)面鳍置，是因?yàn)樗盏搅艘欢蝸?lái)自HTTP協(xié)議的“東西”辽剧。格式如下：
HTTP/1.1 200 OK
Date: Tue, 27 Mar 2018 16:50:26 GMT
Content-Type: text/html;charset=UTF-8
Content-Language: zh-CN
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<base />
<meta charset="utf-8"/> <title> 網(wǎng)易考拉 3 周年主會(huì)場(chǎng) </title>
這符合協(xié)議的三要素嗎？
首先税产，符合語(yǔ)法怕轿，也就是說(shuō)偷崩，只有按照上面那個(gè)格式來(lái)，瀏覽器才認(rèn)撞羽。例如阐斜，上來(lái)是狀態(tài)，然后是首部诀紊，然后是內(nèi)容谒出。
第二，符合語(yǔ)義邻奠，就是要按照約定的意思來(lái)笤喳。例如，狀態(tài)200碌宴，表述的意思是網(wǎng)頁(yè)成功返回杀狡。如果不成功，就是常見(jiàn)的“404”贰镣。
第三呜象，符合順序，點(diǎn)瀏覽器碑隆，就是發(fā)送一個(gè)HTTP請(qǐng)求恭陡，然后才有上面那一串HTTP返回的東西。
瀏覽器顯然按照協(xié)議商定好的做了上煤，最后一個(gè)頁(yè)面就出現(xiàn)在你面前了子姜。
常用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有哪些？
“雙十一”
先在瀏覽器里面輸入https://www.kaola.com楼入，這是一個(gè)URL哥捕。瀏覽器只知道名字是"www.kaola.com"，但是不知道具體的地點(diǎn)嘉熊，所以不知道應(yīng)該如何訪問(wèn)遥赚。于是，它打開(kāi)地址薄去查找阐肤≠旆穑可以使用一般的地址薄協(xié)議DNS去查找，還可以使用另一種更加精準(zhǔn)的地址薄查找協(xié)議HTTPDNS孕惜。
無(wú)論用哪一種方法查找愧薛，最終都會(huì)得到這個(gè)地址:106.114.138.24。這個(gè)是IP地址衫画，是互聯(lián)網(wǎng)世界的“門(mén)牌號(hào)”毫炉。
知道了目標(biāo)地址，瀏覽器就開(kāi)始打包它的請(qǐng)求削罩。對(duì)于普通的瀏覽請(qǐng)求瞄勾，往往會(huì)使用HTTP協(xié)議费奸；但是對(duì)于購(gòu)物的請(qǐng)求，往往需要進(jìn)行加密傳輸进陡，因而會(huì)使用HTTPS協(xié)議愿阐。無(wú)論是什么協(xié)議，里面都會(huì)寫(xiě)明“你要買什么和買多少”趾疚。
DNS缨历、HTTP、HTTPS所在的層稱為應(yīng)用層糙麦。經(jīng)過(guò)應(yīng)用層封裝后戈二，瀏覽器會(huì)將應(yīng)用層的包交給下一層去完成，通過(guò)socket編程來(lái)實(shí)現(xiàn)喳资。下一層是傳輸層觉吭。傳輸層有兩種協(xié)議，一種是無(wú)連接的協(xié)議UDP仆邓，一種是面向連接的協(xié)議TCP鲜滩。對(duì)于支付來(lái)講，往往使用TCP協(xié)議节值。所謂的面向連接就是徙硅，TCP會(huì)保證這個(gè)包能夠達(dá)到目的地。如果不能到達(dá)搞疗，就會(huì)重新發(fā)送嗓蘑，直到到達(dá)。
TCP協(xié)議里面會(huì)有兩個(gè)端口匿乃，一個(gè)是瀏覽器監(jiān)聽(tīng)的端口桩皿，一個(gè)是電商的服務(wù)器監(jiān)聽(tīng)的端口。操作系統(tǒng)往往通過(guò)端口來(lái)判斷幢炸，它得到的包應(yīng)該給哪個(gè)進(jìn)程泄隔。
傳輸層封裝完畢后，瀏覽器會(huì)將包交給操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)層宛徊。網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議是IP協(xié)議佛嬉。在IP協(xié)議里面會(huì)有源IP地址，即瀏覽器所在機(jī)器的IP地址和目標(biāo)IP地址闸天，也即電商網(wǎng)站所在服務(wù)器的IP地址暖呕。
操作系統(tǒng)既然知道了目標(biāo)IP地址，就開(kāi)始想如何根據(jù)這個(gè)門(mén)牌號(hào)找到目標(biāo)機(jī)器苞氮。操作系統(tǒng)往往會(huì)判斷湾揽，這個(gè)目標(biāo)IP地址是本地人，還是外地人。如果是本地人钝腺，從門(mén)牌號(hào)就能看出來(lái)抛姑，但是顯然電商網(wǎng)站不在本地赞厕，而在遙遠(yuǎn)的地方艳狐。
操作系統(tǒng)知道要離開(kāi)本地去遠(yuǎn)方。雖然不知道遠(yuǎn)方在何處皿桑，但是可以這樣類比一下:如果去國(guó)外要去海關(guān)毫目，去外地就要去網(wǎng)關(guān)。而操作系統(tǒng)啟動(dòng)的時(shí)候诲侮，就會(huì)被DHCP協(xié)議配置IP地址镀虐，以及默認(rèn)的網(wǎng)關(guān)的IP地址192.168.1.1。
操作系統(tǒng)如何將IP地址發(fā)給網(wǎng)關(guān)呢沟绪？在本地通信基本靠吼刮便，于是操作系統(tǒng)大吼一聲，誰(shuí)是192.168.1.1罢来取恨旱？網(wǎng)關(guān)會(huì)回答它，我就是岖研，我的本地地址在村東頭站玄。這個(gè)本地地址就是MAC地址虑灰，而大吼的那一聲是ARP協(xié)議。
于是操作系統(tǒng)將IP包交給了下一層仪芒，也就是MAC層。網(wǎng)卡再將包發(fā)出去耕陷。由于這個(gè)包里面是有MAC地址的掂名，因而它能夠到達(dá)網(wǎng)關(guān)。
網(wǎng)關(guān)收到包之后哟沫，會(huì)根據(jù)自己的知識(shí)铆隘，判斷下一步應(yīng)該怎么走。網(wǎng)關(guān)往往是一個(gè)路由器南用，到某個(gè)IP地址應(yīng)該怎么走膀钠，這個(gè)叫作路由表。
路由器有點(diǎn)像玄奘西行路過(guò)的一個(gè)個(gè)國(guó)家的一個(gè)個(gè)城關(guān)裹虫。每個(gè)城關(guān)都連著兩個(gè)國(guó)家肿嘲，每個(gè)國(guó)家相當(dāng)于一個(gè)局域網(wǎng)，在每個(gè)國(guó)家內(nèi)部筑公，都可以使用本地的地址MAC進(jìn)行通信雳窟。
一旦跨越城關(guān)，就需要拿出IP頭來(lái)，里面寫(xiě)著貧僧來(lái)自東土大唐（就是源IP地址）封救，欲往西天拜佛求經(jīng)（指的是目標(biāo)IP地址）拇涤。路過(guò)寶地，借宿一晚誉结，明日啟行鹅士，請(qǐng)問(wèn)接下來(lái)該怎么走啊惩坑？
城關(guān)往往是知道這些“知識(shí)”的掉盅，因?yàn)槌顷P(guān)和臨近的城關(guān)也會(huì)經(jīng)常溝通。到哪里應(yīng)該怎么走以舒，這種溝通協(xié)議稱為路由協(xié)議趾痘，常用的有OSPF和BGP。
城關(guān)與城關(guān)之間是一個(gè)國(guó)家蔓钟，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)包知道了下一步去哪個(gè)城關(guān)永票，還是要使用國(guó)家內(nèi)部的MAC地址，通過(guò)下一個(gè)城關(guān)的MAC地址滥沫，找到下一個(gè)城關(guān)侣集，然后再問(wèn)下一步的路怎么走，一直走到最后一個(gè)城關(guān)佣谐。
最后一個(gè)城關(guān)知道這個(gè)網(wǎng)絡(luò)包要去的地方肚吏。于是，對(duì)著這個(gè)國(guó)家吼一聲狭魂，誰(shuí)是目標(biāo)IP胺Ｅ省？目標(biāo)服務(wù)器就會(huì)回復(fù)一個(gè)MAC地址雌澄。網(wǎng)絡(luò)包過(guò)關(guān)后斋泄，通過(guò)這個(gè)MAC地址就能找到目標(biāo)服務(wù)器。
目標(biāo)服務(wù)器發(fā)現(xiàn)MAC地址對(duì)上了镐牺，取下MAC頭來(lái)炫掐，發(fā)送給操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)層。發(fā)現(xiàn)IP也對(duì)上了睬涧，就取下IP頭募胃。IP頭里會(huì)寫(xiě)上一層封裝的是TCP協(xié)議，然后將其交給傳輸層畦浓，即TCP層痹束。
在這一層里，對(duì)于收到的每個(gè)包讶请，都會(huì)有一個(gè)回復(fù)的包說(shuō)明收到了祷嘶。這個(gè)回復(fù)的包絕非這次下單請(qǐng)求的結(jié)果，例如購(gòu)物是否成功，扣了多少錢等论巍，而僅僅是TCP層的一個(gè)說(shuō)明烛谊，即收到之后的回復(fù)。當(dāng)然這個(gè)回復(fù)嘉汰，會(huì)沿著剛才來(lái)的方向回去丹禀，報(bào)個(gè)平安。
因?yàn)橐坏┏隽藝?guó)門(mén)郑现，西行路上千難萬(wàn)險(xiǎn)湃崩，如果在這個(gè)過(guò)程中荧降，網(wǎng)絡(luò)包走丟了接箫，例如進(jìn)了大沙漠，或者被強(qiáng)盜搶劫殺害怎么辦呢朵诫？因而到了要報(bào)個(gè)平安辛友。
如果過(guò)一段時(shí)間還是沒(méi)到，發(fā)送端的TCP層會(huì)重新發(fā)送這個(gè)包剪返，還是上面的過(guò)程废累，直到有一天收到平安到達(dá)的回復(fù)。這個(gè)重試絕非你的瀏覽器重新將下單這個(gè)動(dòng)作重新請(qǐng)求一次脱盲。對(duì)于瀏覽器來(lái)講邑滨，就發(fā)送了一次下單請(qǐng)求，TCP層不斷自己悶頭重試钱反。除非TCP這一層出了問(wèn)題掖看，例如連接斷了，才輪到瀏覽器的應(yīng)用層重新發(fā)送下單請(qǐng)求面哥。
當(dāng)網(wǎng)絡(luò)平安到達(dá)TCP層之后哎壳，TCP頭中有目標(biāo)端口號(hào)，通過(guò)這個(gè)端口號(hào)尚卫，可以找到電商網(wǎng)站的進(jìn)程正在監(jiān)聽(tīng)這個(gè)端口號(hào)归榕，假設(shè)一個(gè)Tomcat，將這個(gè)包發(fā)給電商網(wǎng)站吱涉。
電商網(wǎng)站的進(jìn)程得到HTTP請(qǐng)求的內(nèi)容刹泄，知道了要買東西，買多少怎爵。往往一個(gè)電商網(wǎng)站最初接待請(qǐng)求的這個(gè)Tomcat只是個(gè)接待員特石，負(fù)責(zé)統(tǒng)籌處理這個(gè)請(qǐng)求，而不是所有的事情都自己做疙咸。例如县匠，這個(gè)接待員要告訴專門(mén)管理訂單的進(jìn)程，登記要買某個(gè)商品，買多少乞旦，要告訴管理庫(kù)存的進(jìn)程贼穆，庫(kù)存要減少多少，要告訴支付的進(jìn)程兰粉，應(yīng)該付多少錢故痊，等等。
如何告訴相關(guān)的進(jìn)程呢玖姑？往往通過(guò)RPC調(diào)用愕秫，即遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用就是當(dāng)告訴管理訂單進(jìn)程的時(shí)候焰络，接待員不用關(guān)心中間的網(wǎng)絡(luò)互連問(wèn)題戴甩，會(huì)由RPC框架統(tǒng)一處理。RPC框架有很多種闪彼，有基于HTTP協(xié)議放在HTTP的報(bào)文里面的甜孤，有直接封裝在TCP報(bào)文里面的。
當(dāng)接待員發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的部門(mén)都處理完畢畏腕，就回復(fù)一個(gè)HTTPS的包缴川，告知下單成功。這個(gè)HTTPS的包描馅，會(huì)像來(lái)的時(shí)候一樣把夸，經(jīng)過(guò)千難萬(wàn)險(xiǎn)到達(dá)你的個(gè)人電腦，最終進(jìn)入瀏覽器铭污，顯示支付成功恋日。
小結(jié)
