计算机基础知识和tcp详解

计算机基础知识

作为应用软件开发程序员是写应用软件的,而应用软件必须应用在操作系统之上,调用操作系统接口,由操作系统控制硬件

比如客户端软件想要基于网络发送一条消息给服务端软件,流程是:

1、客户端软件产生数据,存放于客户端软件的内存中,然后调用接口将自己内存中的数据发送/拷贝给操作系统内存

2、客户端操作系统收到数据后,按照客户端软件指定的规则(即协议)、调用网卡发送数据

3、网络传输数据

4、服务端软件调用系统接口,想要将数据从操作系统内存拷贝到自己的内存中

5、服务端操作系统收到4的指令后,使用与客户端相同的规则(即协议)从网卡接收到数据,然后拷贝给服务端软件

什么是网络

所有计算机界的通信标准就是互联网协议

按照功能不同分为 osi七层或tcp/ip五层或tcp/ip四层(我们只需要掌握tcp/ip五层协议即可)

什么是TCP/IP?

Transmission Control Protocol/Internet Protocol的简写,中译名为传输控制协议/因特网互联协议,

又名网络通讯协议,是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础

 

TCP/IP五层模型讲解

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.

物理层

物理层由来:上面提到,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:主要是基于电器特性发送高低电压(电信号),高电压对应数字1,低电压对应数字0

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:

早期的时候各个公司都有自己的分组方式,后来形成了统一的标准,即以太网协议ethernet

ethernet规定

  • 一组电信号构成一个数据包,叫做‘帧’
  • 每一数据帧分成:报头head和数据data两部分

head包含:(固定18个字节)

  • 发送者/源地址,6个字节
  • 接收者/目标地址,6个字节
  • 数据类型,6个字节

data包含:(最短46字节,最长1500字节)

  • 数据包的具体内容

head长度+data长度=最短64字节,最长1518字节,超过最大限制就分片发送

mac地址:

head中包含的源和目标地址由来:ethernet规定接入internet的设备都必须具备网卡,发送端和接收端的地址便是指网卡的地址,即mac地址

mac地址:每块网卡出厂时都被烧制上一个世界唯一的mac地址,长度为48位2进制,通常由12位16进制数表示(前六位是厂商编号,后六位是流水线号)

广播

有了mac地址,同一网络内的两台主机就可以通信了(一台主机通过arp协议获取另外一台主机的mac地址)

ethernet采用最原始的方式,广播的方式进行通信,即计算机通信基本靠吼

网络层

网络层由来:有了ethernet、mac地址、广播的发送方式,世界上的计算机就可以彼此通信了,问题是世界范围的互联网是由

一个个彼此隔离的小的局域网组成的,那么如果所有的通信都采用以太网的广播方式,那么一台机器发送的包全世界都会收到

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:
  • 规定网络地址的协议叫ip协议,它定义的地址称之为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
  • 范围0.0.0.0-255.255.255.255
  • 一个ip地址通常写成四段十进制数,例:172.16.10.1

传输层

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,迅雷等多个应用程序,

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呢?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协议

可靠传输,TCP数据包没有长度限制,理论上可以无限长,但是为了保证网络的效率,通常TCP数据包的长度不会超过IP数据包的长度,以确保单个TCP数据包不必再分割。

为什么tcp是可靠的数据传输呢?

最可靠的方式就是只要不得到确认,就重新发送数据报,直到得到对方的确认为止。

tcp报文

tcp的3次握手和4四挥手

udp协议

不可靠传输,”报头”部分一共只有8个字节,总长度不超过65,535字节,正好放进一个IP数据包。

总结

TCP协议虽然安全性很高,但是网络开销大,而UDP协议虽然没有提供安全机制,但是网络开销小,在现在这个网络安全已经相对较高的情况下,为了保证传输的速率,我们一般还是会优先考虑UDP协议!

  

原文地址:https://www.cnblogs.com/sunny666/p/9810550.html