网络这块，平时用得比较多，但接触到原理的机会很少，今天在看一篇文章的时候，提到了网络自定义协议地址如何设计一个通讯协议，顺便就把网络这块一起复习一下。虽然之前也复习过，知识嘛！温故而知新。

解释图

• 七层模型（讲得比较详细的一张图）
  

• 上图的补充说明
  

七层形象比喻

整个过程以公司A和公司B的一次商业报价单发送为例子进行讲解。

• 1、应用层

OSI参考模型中最靠近用户的一层，是为计算机用户提供应用接口，也为用户直接提供各种网络服务。我们常见应用层的网络服务协议有：HTTP，HTTPS，FTP，POP3、SMTP等。

实际公司A的老板就是我们所述的用户，而他要发送的商业报价单，就是应用层提供的一种网络服务，当然，老板也可以选择其他服务，比如说，发一份商业合同，发一份询价单，等等。

• 2、表示层

表示层提供各种用于应用层数据的编码和转换功能,确保一个系统的应用层发送的数据能被另一个系统的应用层识别。如果必要，该层可提供一种标准表示形式，用于将计算机内部的多种数据格式转换成通信中采用的标准表示形式。数据压缩和加密也是表示层可提供的转换功能之一。

由于公司A和公司B是不同国家的公司，他们之间的商定统一用英语作为交流的语言，所以此时表示层（公司的文秘），就是将应用层的传递信息转翻译成英语。同时为了防止别的公司看到，公司A的人也会对这份报价单做一些加密的处理。这就是表示的作用，将应用层的数据转换翻译等。

• 3、会话层

会话层就是负责建立、管理和终止表示层实体之间的通信会话。该层的通信由不同设备中的应用程序之间的服务请求和响应组成。

会话层的同事拿到表示层的同事转换后资料，（会话层的同事类似公司的外联部），会话层的同事那里可能会掌握本公司与其他好多公司的联系方式，这里公司就是实际传递过程中的实体。他们要管理本公司与外界好多公司的联系会话。当接收到表示层的数据后，会话层将会建立并记录本次会话，他首先要找到公司B的地址信息，然后将整份资料放进信封，并写上地址和联系方式。准备将资料寄出。等到确定公司B接收到此份报价单后，此次会话就算结束了，外联部的同事就会终止此次会话。

• 4、传输层

传输层建立了主机端到端的链接，传输层的作用是为上层协议提供端到端的可靠和透明的数据传输服务，包括处理差错控制和流量控制等问题。该层向高层屏蔽了下层数据通信的细节，使高层用户看到的只是在两个传输实体间的一条主机到主机的、可由用户控制和设定的、可靠的数据通路。我们通常说的，TCP UDP就是在这一层。端口号既是这里的“端”。

传输层就相当于公司中的负责快递邮件收发的人，公司自己的投递员，他们负责将上一层的要寄出的资料投递到快递公司或邮局。

• 5、网络层

本层通过IP寻址来建立两个节点之间的连接，为源端的运输层送来的分组，选择合适的路由和交换节点，正确无误地按照地址传送给目的端的运输层。就是通常说的IP层。这一层就是我们经常说的IP协议层。IP协议是Internet的基础。

网络层就相当于快递公司庞大的快递网络，全国不同的集散中心，比如说，从深圳发往北京的顺丰快递（陆运为例啊，空运好像直接就飞到北京了），首先要到顺丰的深圳集散中心，从深圳集散中心再送到武汉集散中心，从武汉集散中心再寄到北京顺义集散中心。这个每个集散中心，就相当于网络中的一个IP节点。

• 6、数据链路层

将比特组合成字节,再将字节组合成帧,使用链路层地址 (以太网使用MAC地址)来访问介质,并进行差错检测。

数据链路层又分为2个子层：逻辑链路控制子层（LLC）和媒体访问控制子层（MAC）。

MAC子层处理CSMA/CD算法、数据出错校验、成帧等；LLC子层定义了一些字段使上次协议能共享数据链路层。 在实际使用中，LLC子层并非必需的。

• 7、物理层

实际最终信号的传输是通过物理层实现的。通过物理介质传输比特流。规定了电平、速度和电缆针脚。常用设备有（各种物理设备）集线器、中继器、调制解调器、网线、双绞线、同轴电缆。这些都是物理层的传输介质。

快递寄送过程中的交通工具，就相当于我们的物理层，例如汽车，火车，飞机，船。

TCP/IP五层模型

• 七层与五层的关系

• 对应协议及硬件
  
  

Socket

HTTP

Http状态码

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200 OK 客户端请求成功
301 Moved Permanently 请求永久重定向
302 Moved Temporarily 请求临时重定向
304 Not Modified 文件未修改，可以直接使用缓存的文件。
400 Bad Request 由于客户端请求有语法错误，不能被服务器所理解。
401 Unauthorized 请求未经授权。这个状态代码必须和WWW-Authenticate报头域一起使用
403 Forbidden 服务器收到请求，但是拒绝提供服务。服务器通常会在响应正文中给出不提供服务的原因
404 Not Found 请求的资源不存在，例如，输入了错误的URL
500 Internal Server Error 服务器发生不可预期的错误，导致无法完成客户端的请求。
503 Service Unavailable 服务器当前不能够处理客户端的请求，在一段时间之后，服务器可能会恢复正常。

在Internet中所有的传输都是通过TCP/IP进行的。HTTP协议作为TCP/IP模型中应用层的协议也不例外。HTTP协议通常承载于TCP协议之上，有时也承载于TLS或SSL协议层之上，这个时候，就成了我们常说的HTTPS。

HTTP默认的端口号为80，HTTPS的端口号为443。

请求报文

HTTP定义了与服务器交互的不同方法，最基本的方法有4种，分别是GET，POST，PUT，DELETE。URL全称是资源描述符，我们可以这样认为：一个URL地址，它用于描述一个网络上的资源，而 HTTP 中的GET，POST，PUT，DELETE就对应着对这个资源的查，改，增，删4个操作。

无状态

• 无状态：HTTP协议是无状态协议。无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力。缺少状态意味着如果后续处理需要前面的信息，则它必须重传，这样可能导致每次连接传送的数据量增大

• HTTP协议是无状态的和Connection: keep-alive的区别：

  • 无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力，服务器不知道客户端是什么状态。从另一方面讲，打开一个服务器上的网页和你之前打开这个服务器上的网页之间没有任何联系。
    HTTP是一个无状态的面向连接的协议，无状态不代表HTTP不能保持TCP连接，更不能代表HTTP使用的是UDP协议（无连接）。
  • 从HTTP/1.1起，默认都开启了Keep-Alive，保持连接特性，简单地说，当一个网页打开完成后，客户端和服务器之间用于传输HTTP数据的TCP连接不会关闭，如果客户端再次访问这个服务器上的网页，会继续使用这一条已经建立的连接。
  • Keep-Alive不会永久保持连接，它有一个保持时间，可以在不同的服务器软件（如Apache）中设定这个时间。

请求信息

三个部分分别是：请求行、消息报头（请求头）、请求正文。

• 请求行，例如GET /images/logo.gif HTTP/1.1，表示从/images目录下请求logo.gif这个文件。
• 请求头，例如Accept-Language: en
• 空行
• 可选的消息体　请求行和标题必须以作为结尾（也就是，回车然后换行）。空行内必须只有而无其他空格。在HTTP/1.1协议中，所有的请求头，除post外，都是可选的。

• GET和POST的区别：
  • 1、GET提交的数据会放在URL之后，以?分割URL和传输数据，参数之间以&相连，如EditPosts.aspx?name=test1&id=123456. POST方法是把提交的数据放在HTTP包的Body中。
  • 2、GET提交的数据大小有限制，最多只能有1024字节（因为浏览器对URL的长度有限制），而POST方法提交的数据没有限制。
  • 3、GET方式需要使用Request.QueryString来取得变量的值，而POST方式通过Request.Form来获取变量的值。
  • 4、GET方式提交数据，会带来安全问题，比如一个登录页面，通过GET方式提交数据时，用户名和密码将出现在URL上，如果页面可以被缓存或者其他人可以访问这台机器，就可以从历史记录获得该用户的账号和密码。

响应消息

三个部分分别是：状态行、消息报头、响应正文。

解决HTTP无状态的问题

• 通过Cookies保存状态信息

  

• 通过Session保存状态信息
• URL重写（通过QueryString保持状态）：URL(统一资源定位符)是Web上特定页面的地址，URL重写的技术就是在URL结尾添加一个附加数据以标识该会话,把会话ID通过URL的信息传递过去，以便在服务器端进行识别不同的用户。
• 隐藏表单域：将会话ID添加到HTML表单元素中提交到服务器，此表单元素并不在客户端显示

TCP

三次握手与四次握手

断开连接端可以是Client端，也可以是Server端。

• 1.假设Client端发起中断连接请求，就先发送FIN报文。
  • 1.2.Server端接到FIN报文后，但是如果还有数据没有发送完成，则不必急着关闭Socket，可以继续发送数据。所以服务器端先发送ACK，告诉Client端：请求已经收到了，但是我还没准备好，请继续等待停止的消息。
• 2.这个时候Client端就进入FIN_WAIT状态，继续等待Server端的FIN报文。
• 3.当Server端确定数据已发送完成，则向Client端发送FIN报文，告诉Client端：服务器这边数据发完了，准备好关闭连接了。
• 4.Client端收到FIN报文后，就知道可以关闭连接了，但是他还是不相信网络，所以发送ACK后进入TIME_WAIT状态， Server端收到ACK后，就知道可以断开连接了。Client端等待了2MSL后依然没有收到回复，则证明Server端已正常关闭，最后，Client端也可以关闭连接了至此，TCP连接就已经完全关闭了！关闭连接的过程如下图所示：

SYN攻击

SYN 攻击指的是，攻击客户端在短时间内伪造大量不存在的IP地址，向服务器不断地发送SYN包，服务器回复确认包，并等待客户的确认。由于源地址是不存在的，服务器需要不断的重发直至超时，这些伪造的SYN包将长时间占用未连接队列，正常的SYN请求被丢弃，导致目标系统运行缓慢，严重者会引起网络堵塞甚至系统瘫痪。

• 如何防御 SYN 攻击？

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  缩短超时（SYN Timeout）时间 增加最大半连接数 过滤网关防护 SYN cookies技术

IP协议

IP地址分类

每个IP地址的32位分为前后两部分，第一部分用来区分局域网，第二个部分用来区分该局域网的主机。子网掩码(Subnet Mask)告诉我们这两部分的分界线，比如255.0.0.0(也就是8个1和24个0)表示前8位用于区分局域网，后24位用于区分主机。由于A、B、C分类是已经规定好的，所以当一个IP地址属于B类范围时，我们就知道它的前16位和后16位分别表示局域网和主机。

IP地址实际上识别的是网卡(NIC, Network Interface Card)。网卡是计算机的一个硬件，它在接收到网路信息之后，将信息交给计算机(处理器/内存)。当计算机需要发送信息的时候，也要通过网卡发送。一台计算机可以有不只一个网卡，比如笔记本就有一个以太网卡和一个WiFi网卡。计算机在接收或者发送信息的时候，要先决定想要通过哪个网卡。

Soket

Socket 是对 TCP/IP 协议族的一种封装，是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层。从设计模式的角度看来，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。

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Socket 起源于 Unix ，Unix/Linux 基本哲学之一就是“一切皆文件”，都可以用“打开(open) –> 读写(write/read) –> 关闭(close)”模式来进行操作。因此 Socket 也被处理为一种特殊的文件。

之前写过一篇关于Soket相关的文章。这里就不在重复了。Soket复习

参考链接

• 七层模型

  • OSI七层模型与TCP/IP五层模型

  • OSI七层模型详解

• HTTP

  • HTTP协议详解

  • HTTP的特性

  • HTTP 协议入门

  • HTTP协议简介

• IP

  • IP接力赛 (IP, ARP, RIP和BGP协议)
  • IP协议详解