[网络编程之客户端/服务器架构，互联网通信协议，TCP协议]

[网络编程之客户端/服务器架构，互联网通信协议，TCP协议]

• 引子

网络编程

• 客户端/服务器架构

• 互联网通信协议

• 互联网的本质就是一系列的网络协议

• OSI七层协议

• tcp/ip五层模型

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• 客户端/服务器架构

  1.硬件C/S架构(打印机)

  2.软件C/S架构

  互联网中处处是C/S架构

  　　如百度网站是服务端，你的浏览器是客户端（B/S架构也是C/S架构的一种）

  　　腾讯作为服务端为你提供视频，你得下个腾讯视频客户端才能看它的视频）

  C/S架构与套接字（socket）的关系：

  学习套接字编程的目的式为了开发一个C/S或者B/S架构的软件

  client --------------网络-------------- server

  browser-----------网络--------------server

  互联网 = 物理连接介质 + 通信协议

• 网络通信原理

• 互联网的本质就是一系列的网络协议

  然而internet为何物？

  其实两台计算机之间通信与两个人打电话之间通信的原理是一样的（中国有很多地区，不同的地区有不同的方言，为了全中国人都可以听懂，大家统一讲普通话）

  英语成为世界上所有人通信的统一标准，如果把计算机看成分布于世界各地的人，那么连接两台计算机之间的internet实际上就是一系列统一的标准，这些标准称之为互联网协议，互联网的本质就是一系列的协议，总称为‘互联网协议’（Internet Protocol Suite).

  互联网协议的功能：定义计算机如何接入internet，以及接入internet的计算机通信的标准。

• OSI七层协议

  互联网协议按照功能不同分为osi七层或tcp/ip五层或tcp/ip四层

  

• tcp/ip五层模型

  我们将应用层，表示层，会话层并作应用层，从tcp／ip五层协议的角度来阐述每层的由来与功能，搞清楚了每层的主要协议就理解了整个互联网通信的原理。

  首先，用户感知到的只是最上面一层应用层，自上而下每层都依赖于下一层，所以我们从最下一层开始切入，比较好理解每层都运行特定的协议，越往上越靠近用户，越往下越靠近硬件

1、物理层

物理层由来：孤立的计算机之间要想一起玩，就必须接入internet，言外之意就是计算机之间必须完成组网

物理层功能：主要负责发送电信号，用高低电平模拟二进制数0101，高电平对应数字1，低电平对应数字0

2、数据链路层

数据链路层由来：单纯的电信号0和1没有任何意义，必须规定电信号多少位一组，每组什么意思

数据链路层的功能：定义了电信号的分组方式

以太网协议Ethernet：要求连入网络的计算机必要要有一块网卡，并且规定全球每一块网卡的mac地址都不一样，用12位十六进制数表示，前六位表示生产厂商，后六位表示流水线号

以太网协议的数据传输部分分为报头和数据部分，报头有18个字节组成，前6个字节为自己的mac地址，中间6个字节是对方mac地址，后6个字节表示数据类型

以太网协议通信采用广播的方式进行通信，即计算机通信基本靠吼，一台机器想要和另外一台机器通信，同局域网内所有机器都能收到发包，其他机器收到包后会拆包查看是否是属于自己的包，如果不是则丢弃，如果是则读取数据并回应，如果世界范围的机器都采用以太网的广播方式通信将是一场灾难，这就是广播风暴

知识点：以太网协议通信只能在局域网中，不能跨局域网通信

3、网络层

网络层的由来：必须找出一种方法来区分哪些计算机属于同一广播域，哪些不是，如果是就采用广播的方式发送，如果不是，就采用路由的方式（向不同广播域／子网分发数据包），mac地址是无法区分的，它只跟厂商有关

网络层功能：引入一套新的地址用来区分不同的广播域／子网，这套地址即网络地址

IP协议：如何实现跨局域网络通信，于是乎诞生了IP协议，IP协议规定了每台计算机都有一个IP地址，广泛采用的v4版本即ipv4，它规定网络地址由32位2进制表示

IP协议通信的数据传输部分也分为报头和数据部分，报头占20-60个字节，内部包含了IP版本号、自己IP，目标IP等等数据，数据部分就是包含以太网协议中的所有内容，长度限制1500字节，超过1500字节的数据将分片发送，IP分片是没有校验机制的，所有是不可靠传输，所以在传输层的数据尽可能避免到IP层分片IP协议通信通过网关统一对外局域网进行联系

4 传输层（端口协议）

传输层的由来：网络层的ip帮我们区分子网，以太网层的mac帮我们找到主机，然后大家使用的都是应用程序，你的电脑上可能同时开启qq，暴风影音，等多个应用程序，那么我们通过ip和mac找到了一台特定的主机，如何标识这台主机上的应用程序，答案就是端口，端口即应用程序与网卡关联的编号。

传输层功能：建立端口到端口的通信

TCP/UDP协议是基于端口工作的协议

port：端口，每台计算机的端口编号由065535组成，01023为操作系统占用端口

TCP协议遵循3次握手4次挥手原则，每次传输数据需等到对方回应后才会把数据从内存中删除，是一种可靠协议

TCP协议工作原理(基于tcp通信之前必须建立一个双向通信的链接)

　三次握手的三步

第一次: CLIENT----syn----->SERVER 客户端发送syn报文，并置发送序号为n

第二次: SERVER----syn,ack---->CLIENT 服务端发送syn和ack报文，并置发送序号为k，确认序号为n+1

第三次: CLIENT----ack----->SERVER 客户端发送ack报文，并置发送序号为k+1

　四次挥手的四步：

第一次：Client---syn--->Server 客户端发送syn报文，并置发送序号为m

第二次：Server---ack---->Clinet 服务端发送ack报文，并置发送序号为m+1

第三次：Server---syn--->Client 服务端发送syn报文，并置发送序号为p

第四次：Client----ack----->Server 客户端发送ack报文，并置发送序号为p+1

ps:当服务端大量处于TIME_WAIT状态时意味着服务端正在尽力高并发

flask框架默认端口：5000

Django框架默认端口：8000

MySQL数据库默认端口：3306

redis数据库默认端口：6379

在一台计算机上，同一时间同一端口只能有一个应用程序占用

总结：IP能唯一的表示互联网中的某一台计算机，port能唯一的表示一台计算机上的一个应用程序

ip+port=》标识全世界范围内独一无二的一个基于网络通信的软件

ARP协议：通过IP地址解析成MAC地址