网络协议原理

落日映苍穹つ 2023-10-07 00:54 17阅读 0赞

## 七层协议 ##

![OSI参考模型][OSI]

> 从事的是软件工程学。软件工程学强调的是分层解耦。

> 应用层：和人进行交互的，比如浏览器，tomcat等与人进行交互的软件，或者独立运行在后台的软件。（HTTP/SSH）

> 表示层：协议语义，段落的划分，字符串的表示，加密等。

> 会话层：session等等会话保持。

> 传输控制层：如何建立连接，如何传输，应该是确认还是失败等等。（TCP/UDP）

> 网络层：设备中如何进行路由，如何找到节点，如何通信，数据包怎么发等等。

> 链路层：点与点之间使用什么通信协议，从我这怎么发到你那里去。（以太网）

> 物理层：WiFi，光纤等，每种设备造成的协议最终也会不一样。

比如浏览器只需要将http协议的请求头准备好，后面的数据怎么传输都由内核来完成
    传输控制层是OS内核负责的领域。jvm new了一个Socket，都需要经过系统调用内核

## 应用层协议演示 ##

# $$表示当前解释程序的进程ID号 fd是文件描述符
    cd /proc/$$/fd
    # 0 1 2 表示输入/输出/报错
    ll
    # 8表示创建一个文件描述符为8 <>表示两个方向的io都指向/dev/tcp/www.baidu.com/80目录
    # 最终8会指向一个socket通信套接字文件 已经与百度建立了握手（先得有socket建立通信）
    exec 8<> /dev/tcp/www.baidu.com/80

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2E3NzIzMDQ0MTk_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

# echo表示打印 >&表示输出到文件描述符8 -e使\n生效 
    # GET / HTTP/1.0表示请求方式/请求资源/协议版本，必须要有\n
    echo -e 'GET / HTTP/1.0\n' >& 8
    # 读取响应的内容
    cat 0<& 8

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2E3NzIzMDQ0MTk_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

# 关闭8文件描述符（额外补充） 连接过久没操作会超时 因此要关闭重来
    exec 8<& -

## 五层协议 ##

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2E3NzIzMDQ0MTk_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

> 传输控制层的协议主要有TCP/UDP

> TCP是面向连接的可靠的协议；UDP无连接不可靠

> TCP经过三次握手确认后才建立连接，开辟资源，开启线程创建对象等。三次握手的目的就是为了确认自己和对方的output和input都没有问题。

**为什么要有四次分手？**

> 一台主机最多可以有65535个端口，数量有限。
> 
> 并且开辟资源之后应该回收关闭资源，因为其消耗着内存等资源。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2E3NzIzMDQ0MTk_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

> 三次握手完成之后才开始数据传输，接下来才是四次分手。

三次握手>>数据传输>>四次分手
    这个过程称为一个最小粒度（不可分割）

## 演示一连接一进程 ##

netstat -natp

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2E3NzIzMDQ0MTk_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2E3NzIzMDQ0MTk_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]

## micro service --> service mesh（下一代） ##

## ip地址 ##

> ip地址（点分字节）：一个字节=8个二进制位（0-255），表示0.0.0.0-255.255.255.255的范围。00000000.00000000.00000000.00000000 - 11111111.11111111.11111111.11111111  
> ip & 掩码 = 网络号 (192.168.150.0)

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2E3NzIzMDQ0MTk_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]

## 网络层的下一跳机制 ##

### 路由表 ###

> tcp/ip协议差点被学术界给毙掉

![在这里插入图片描述][20200415165916760.png]

> TCP/IP使用下一跳的机制解决完整链路存储的问题。并不是将完整链路都存储在每个节点中，而只是存储周边"一步之内"的节点数据。

### 路由判定（按位与） ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2E3NzIzMDQ0MTk_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]

> 互联网中的每台设备都是通过本机的默认网关跳出局域网的范畴，进入互联网找寻目标主机。  
> 网与网之间才需要路由器进行下一跳

## 链路层 ##

> dns解析的是全网的域名与IP的映射关系  
> arp解析局域网内ip与mac网卡地址的映射关系

![在这里插入图片描述][20200415171616388.png]

## 结论 ##

TCP/IP协议是基于下一跳机制的，IP是端点间的，mac地址是节点间的。

> 骨干网，城域网都由网工来搭建和维护，手工在路由表中添加条目。

> 5g只是在末端提速，整个互联网并未提速。  
> 电磁传输效率比光纤高，但远距离传输目前还是光纤占优势，因为电磁传输衰减快。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2E3NzIzMDQ0MTk_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]

[OSI]: https://img-blog.csdnimg.cn/2020041513052476.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2E3NzIzMDQ0MTk=,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2E3NzIzMDQ0MTk_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/2020041513204044.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2E3NzIzMDQ0MTk=,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2E3NzIzMDQ0MTk_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200415132841341.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2E3NzIzMDQ0MTk=,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2E3NzIzMDQ0MTk_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200415131630271.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2E3NzIzMDQ0MTk=,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2E3NzIzMDQ0MTk_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200415141003711.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2E3NzIzMDQ0MTk=,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2E3NzIzMDQ0MTk_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200415163803972.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2E3NzIzMDQ0MTk=,size_16,color_FFFFFF,t_70
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[20200415165916760.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200415165916760.png
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