网络通信基础

网络通信

OSI七层通信协议模型

物理层电线、光纤
数据链路层网关、ARP、Mac地址帧
网络层 IP传输数据包
传输层 TCP UDP
会话层
表示层
应用层

传输层

表示层和会话层的功能是什么
1. 表示层，对数据的表示，编解码 (图像，视频，数据编解码)
2. 会话层：建立会话，如session认证，断点续传
描述TCP的头部
- 源端口号(16bit) 和目的端口号(16bit)
- 序号（32bit）：字节流的字节编号，用于解决网络传输的乱序的问题；
- 确认号 (32bit) : 接收方给发送方确认报文的编号，其值是收到的序号+1；
- 首部长(4bit): 标识首部的长度为多少个4字节
- 标志位(6bit)：
  - URG：是否紧急
  - ACK：确认报文段
  - PSH：提示接收方理解从缓存中读取数据
  - RST: 复位报文段
  - SYN：表示请求建立一个连接
  - FIN：表示请求中断连接
- 窗口(16bit)：接受窗口，告知对方（发送方）本方还有多少空间可以接受数据。用于流量控制
- 校验和(16bit): 检查报文段是否有损坏

TCP socket交互流程

服务器：

创建socket, int socket(int domain, int type,int protool)
绑定socket和端口号, int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen)

// IPv4的sockaddr地址结构
struct sockaddr_in {
    sa_family_t sin_family;    // 协议类型，AF_INET
    in_port_t sin_port;    // 端口号
    struct in_addr sin_addr;    // IP地址
};
struct in_addr {
    uint32_t s_addr;
}

addrlen：地址长度。

监听端口号 -> int listen(int sockfd, int backlog);
- 要监听的sock描述字
- 可以排队的最大连接数
接收用户请求 -> int accept(int sockfd, struct sockaddr addr, socklen_t addrlen);

IO的分类和实现方式
1. 同步、异步、轮询和回调的不同之处
  
  本质：进程间的通信的方式
  1. 信号量
    
    不同的信号在通信的时候，需要指定信号的通信方式，需要是同步还是一部的—linux的通信方式的复习
  - 同步：同步及单次的写入不完成就不返回，进程阻塞在单次的请求中，不去做其他的事情
  - 异步：异步，当前进程被阻塞时，先返回，请求的结构暂时不返回。
  - 轮询：异步请求返回的结果通知有很多的方式，一种是通知的方式，这样当前需要不算的轮询返回的结果，这样相当于需要不断的轮询是否有通知到达
  - 回调：异步返回的结果，通过直接告知的方式，底层可以通过信号量的方式进行实现，这样当前进程不需要不断轮询单次请求是否有结果返回。效率更高。
TCP通信在底层发生了什么？
- 建立连接后内核发生了什么？
  
  当建立socket连接的时候，内核省成本了两条队列：一条用了装正在请求的客户端请求；一条用来装已经建立了连接的请求
- 系统文件中哪里有sockets相关的信息
  1. /proc/<pid>/net/tcp 目前已经激活的饿TCP连接
  2. /proc/<pid>/fd 被程序打开的文件描述符列表
  3. /proc/<pid>/net/sockstat 当前TCP连接的概述信息
- 当socket连接被请求时，会发生什么？
  1. socket struct 的结构以及它对于套接字的意义
  2. 内核是怎么和IO的端口文件结合起来的，
  3. 在做IO的TCP的协议的具体过程是哪些方法在哪里实现的 (内核的实现)

HTTP

协议细节