眾所周知,網(wǎng)絡(luò)通信本質(zhì)上就是進程間通信,進程間通信有以下常見的通信方式:

1,管道pipe:管道是一種半雙工的通信方式,數(shù)據(jù)只能單向流動,而且只能在具有親緣關(guān)系的進程間使用,進程的親緣關(guān)系通常指父子進程關(guān)系.

2,高級管道通信:將另一個程序當做一個新的進程在當前程序進程中啟動,則它算是當前程序的子進程

3,命名管道FIFO:有命名管道也是半雙工的通信方式,但它允許無親緣關(guān)系的進程間通信

4,消息隊列MessageQueue:消息隊列是由消息的鏈表,存放在內(nèi)核中并由消息隊列標識.消息隊列克服了信號傳遞信息少,管道只能承載無格式字節(jié)流以及緩沖區(qū)大小受限制等缺點

5,共享存儲ShardMemory:共享內(nèi)存就是映射一段能被其他進程所訪問的內(nèi)存,這段共享內(nèi)存由一個進程創(chuàng)建,但多個進程都可以訪問,共享內(nèi)存是最快的IPC方式,它是針對其他進程間通信方式運行效率低而專門設(shè)計的.

6,信號量Semaphore:信號量是一個計數(shù)器,可以用來控制多個進程對共享資源的訪問,它通常作為一種鎖機制,防止某進程正在訪問共享資源時,其他進程也訪問該資源,因此,主要作為進程間以及同一進程內(nèi)不同線程之間的同步手段

7,套接字socket:套接字是網(wǎng)絡(luò)間進程的唯一標識,用于不同機器間進程的通信

8,信號:信號是一種比較復雜的通信方式,用于通知接收進程某個事件已經(jīng)發(fā)生

網(wǎng)絡(luò)間進程通信

端口號與進程號

本地進程通信的唯一標識是ProcessID,由系統(tǒng)內(nèi)核分配并統(tǒng)一管理,當進程需要訪問網(wǎng)絡(luò)時,才會有端口號,端口號分為公認端口號,范圍從0-1023,這些端口號一般固定分配給一些服務(wù)(21FTP服務(wù),25SMTP服務(wù),80HTTP服務(wù),135RPC服務(wù))等.動態(tài)或私有端口號范圍從1024到65535,這些端口號不固定分配給某個服務(wù),只要進程會系統(tǒng)提出訪問網(wǎng)絡(luò)申請,系統(tǒng)可以從這些端口號中分配一個給該程序使用

面試時可能會考的網(wǎng)絡(luò)端口號

20,21--FTP相關(guān)

22--安全服務(wù)(SSH)

23--遠程登錄(TTS)

25--電子郵件(SMTP)

80--超文本服務(wù)器(HTTP)

110--電子郵件(pop3)

8080--www代理如tomcat

3306--mysql

4000--騰訊QQ客戶端

互聯(lián)網(wǎng)分層:

http://www.ruanyifeng.com/blog/2012/05/internet_protocol_suite_part_i.html

OSI七層模型:

1,物理層,2,數(shù)據(jù)鏈路層,3,網(wǎng)絡(luò)層,4傳輸層,5,會話層,6,表示層,7應(yīng)用層

五層模型:

1,物理層,2,數(shù)據(jù)鏈路層,3,網(wǎng)絡(luò)層,4,傳輸層,5應(yīng)用層(應(yīng)用層+表示層+會話層)

七層模型和五層模型的區(qū)別在于擁有眾多協(xié)議組成的應(yīng)用層,5層模型將應(yīng)用層,表示層會話層看做為應(yīng)用層

物理層,

就是兩個電腦用網(wǎng)線連接組成局域網(wǎng),局域網(wǎng)再組成因特網(wǎng)

  數(shù)據(jù)鏈路層,

我們用電線將兩個機器連接起來之后,要實現(xiàn)通信,那就要規(guī)定一組高低電平(高低電壓)組合的含義,電線連接的高低電平在一段時間內(nèi)是連續(xù)的,怎么樣才能知道哪個點到哪個點的高低電平算一組數(shù)據(jù)呢,我們約定給他一個特殊的標記.我們將發(fā)送者,接收者,要發(fā)送的數(shù)據(jù)類型等經(jīng)過二進制編碼得出一串二進制序列(01序列)加入到高低電平的傳輸中,以后在高低電平中遇到這串序列就知道他是一組消息的開頭(Head),隨后跟著的是所攜帶的數(shù)據(jù)(Data).這樣一個組合電信號叫做幀(Frame),模型如下

以太網(wǎng)協(xié)議

以太網(wǎng)協(xié)議規(guī)定:"標頭"的長度，固定為18字節(jié)。"數(shù)據(jù)"的長度，最短為46字節(jié)，最長為1500字節(jié)。因此，整個"幀"最短為64字節(jié)，最長為1518字節(jié)。如果數(shù)據(jù)很長，就必須分割成多個幀進行發(fā)送。

 MAC地址,廣播,

局域網(wǎng)里電腦多了,數(shù)據(jù)是向所有電腦發(fā)送的(廣播),所有電腦都會接收到同樣的信號,我要怎么知道,信號來自哪臺電腦呢.既然Head包含了發(fā)送者和接收者的信息,我們就要給局域網(wǎng)中的每一臺電腦命名而且不能重復,這樣我們才能知道是誰發(fā)給我的,以太網(wǎng)規(guī)定連入網(wǎng)絡(luò)的所有設(shè)備都必須有網(wǎng)卡接口,而且世界上的每一個網(wǎng)卡出廠時都有一個世界獨一無二的MAC地址,長度為48個二進制位,通常用12個16進制數(shù)表示

這樣可以用獨一無二的網(wǎng)卡來區(qū)別局域網(wǎng)中的電腦.因此我們可以將MAC地址作為發(fā)送者和接收者標識.這樣所有電腦接收到信號時,自己解析這串信號的的MAC序列是不是自己,如果是自己則進一步解析編碼成信息,如果不是發(fā)給自己則丟棄,這樣就實現(xiàn)了電腦間的通信

        

網(wǎng)絡(luò)層:

理論上,依靠MAC地址,我們就可以用深圳的一臺電腦,給硅谷的一臺電腦發(fā)送信息.但是我們前面說過,這種發(fā)送方式是廣播的方式,如果這樣做,那么全世界的電腦都會收到來自全世界的信息,那是不現(xiàn)實的.因特網(wǎng)是由若干個子網(wǎng)絡(luò)組成的.

因此必須找到一種方法能夠區(qū)分哪些MAC地址屬于同一個子網(wǎng)絡(luò)，哪些不是。如果是同一個子網(wǎng)絡(luò)，就采用廣播方式發(fā)送，否則就采用"路由"方式發(fā)送。（"路由"的意思，就是指如何向不同的子網(wǎng)絡(luò)分發(fā)數(shù)據(jù)包，這是一個很大的主題，本文不涉及。）遺憾的是，MAC地址本身無法做到這一點。它只與廠商有關(guān)，與所處網(wǎng)絡(luò)無關(guān)。那么確定計算機所在的子網(wǎng)絡(luò)就要重新引進一套新的地址,俗稱網(wǎng)絡(luò)地址,簡稱網(wǎng)址.子網(wǎng)絡(luò)層面的東西叫做網(wǎng)絡(luò)層

IP協(xié)議

規(guī)定網(wǎng)絡(luò)地址的協(xié)議叫做IP協(xié)議,廣泛采用的第四版叫IPv4,中間那層是十進制寫法,下面那層是二進制寫法,可以計算出他們的范圍胡是0.0.0.0一直到255.255.255.255

一套新地址,給互聯(lián)網(wǎng)上的每一臺電腦都會分配一個IP地址,這個地址分為兩部分,前一部分代表網(wǎng)絡(luò),后一部分代表主機,如果前面網(wǎng)絡(luò)部分都相同說明兩臺計算機在同一個子網(wǎng)絡(luò).要怎么判斷兩臺計算機在同一個子網(wǎng)絡(luò)呢,因為,不同的子網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)部分的位數(shù)不一樣,通過子網(wǎng)掩碼與IP地址相與計算可以識別,子網(wǎng)掩碼是區(qū)分子網(wǎng)絡(luò)的一個參數(shù),例如

IP地址172.16.254.1，如果已知網(wǎng)絡(luò)部分是前24位，主機部分是后8位，那么子網(wǎng)絡(luò)掩碼就是11111111.11111111.11111111.00000000，如果是同一個子網(wǎng)絡(luò)相與之后根子網(wǎng)掩碼的網(wǎng)絡(luò)部分全為1一致,寫成十進制就是255.255.255.0

辦公室里最常見的網(wǎng)絡(luò)問題當然就是,網(wǎng)絡(luò)地址沖突,網(wǎng)絡(luò)地址被占用,如果你不能自動獲取IP地址,或者局域網(wǎng)IP分配不夠用被其他電腦占用,那么你就要手動設(shè)置IP地址了,一個局域網(wǎng)一般網(wǎng)絡(luò)部分是前面24位,因此只要改主機部分,就可以連接上網(wǎng)了,子網(wǎng)掩碼自然是,255.255.255.0

IP數(shù)據(jù)包,

之前的包含接受者,發(fā)送者,數(shù)據(jù)類型的Head不變,在data部分添加一個代表IP地址信息的Head即形成了IP數(shù)據(jù)包,當然如果data數(shù)據(jù)很大則要分割成多個數(shù)據(jù)包發(fā)送

ARP協(xié)議,

如上圖IP數(shù)據(jù)包,IP數(shù)據(jù)包會通過網(wǎng)絡(luò)層和局域網(wǎng),這兩層網(wǎng)絡(luò),因此必須同時知道兩個地址,一個是對方的IP地址,另一個是對方的MAC地址,通常情況下

IP地址通過中間DNS解析網(wǎng)址(www.google.com)可以知道對方的IP地址,但是無法知道MAC地址,,所以需要一種機制能夠從IP地址得到MAC地址

這里又可以分成兩種情況。

第一種情況，如果兩臺主機不在同一個子網(wǎng)絡(luò)，那么事實上沒有辦法得到對方的MAC地址，只能把數(shù)據(jù)包傳送到兩個子網(wǎng)絡(luò)連接處的"網(wǎng)關(guān)"（gateway），讓網(wǎng)關(guān)去處理。

第二種情況，如果兩臺主機在同一個子網(wǎng)絡(luò)，那么我們可以用ARP協(xié)議，得到對方的MAC地址。ARP協(xié)議也是發(fā)出一個數(shù)據(jù)包（包含在以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包中），其中包含它所要查詢主機的IP地址，在對方的MAC地址這一欄，填的是FF:FF:FF:FF:FF:FF，表示這是一個"廣播"地址。它所在子網(wǎng)絡(luò)的每一臺主機，都會收到這個數(shù)據(jù)包，從中取出IP地址，與自身的IP地址進行比較。如果兩者相同，都做出回復，向?qū)Ψ綀蟾孀约旱腗AC地址，否則就丟棄這個包。

總之，有了ARP協(xié)議之后，我們就可以得到同一個子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的主機MAC地址，可以把數(shù)據(jù)包發(fā)送到任意一臺主機之上了。

傳輸層

一臺計算機的軟件(QQ編輯文字)從深圳發(fā)出信息到硅谷,經(jīng)過如干個局域網(wǎng),最終來到硅谷一臺電腦上,這臺電腦接收到可以接受到信息,但是必然是用一種軟件來接受,那么我們要知道到底是哪個軟件來接受這個數(shù)據(jù)(QQ消息),那么這個標識進程的參數(shù).電腦上運行著這么多軟件(進程),前面我們提到過,進程有一個唯一標識符叫PID,但是如果要連接網(wǎng)絡(luò),則會想系統(tǒng)申請端口號(port),前面我們講過0-1023被約定俗成的服務(wù)或者應(yīng)用所占用,那么普通的程序只能從私有端口中分配端口號;

傳輸層的功能就是建立端口到端口的通信,相比之下,網(wǎng)絡(luò)層的功能是建立主機到主機的通信,只要確定主機和端口號,我們就能實現(xiàn)程序之間的交流(QQ聊天),主機+端口叫做套接字(socket)

udp協(xié)議,

現(xiàn)在我們要在原來的ip數(shù)據(jù)包總加入端口信息,因此數(shù)據(jù)包變成如下

MAC+IP+Port的三個Head組成的數(shù)據(jù)包頭加上data數(shù)據(jù)就變成了一個UDP數(shù)據(jù)包

TCP協(xié)議

UDP協(xié)議的優(yōu)點是比較簡單，容易實現(xiàn)，但是缺點是可靠性較差，一旦數(shù)據(jù)包發(fā)出，無法知道對方是否收到.為了解決這個問題，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性，TCP協(xié)議就誕生了。這個協(xié)議非常復雜，但可以近似認為，它就是有確認機制的UDP協(xié)議，每發(fā)出一個數(shù)據(jù)包都要求確認。如果有一個數(shù)據(jù)包遺失，就收不到確認，發(fā)出方就知道有必要重發(fā)這個數(shù)據(jù)包了。因此，TCP協(xié)議能夠確保數(shù)據(jù)不會遺失。它的缺點是過程復雜、實現(xiàn)困難、消耗較多的資源。TCP數(shù)據(jù)包和UDP數(shù)據(jù)包一樣，都是內(nèi)嵌在IP數(shù)據(jù)包的"數(shù)據(jù)"部分。TCP數(shù)據(jù)包沒有長度限制，理論上可以無限長，但是為了保證網(wǎng)絡(luò)的效率，通常TCP數(shù)據(jù)包的長度不會超過IP數(shù)據(jù)包的長度，以確保單個TCP數(shù)據(jù)包不必再分割。

應(yīng)用層

應(yīng)用程序收到"傳輸層"的數(shù)據(jù)，接下來就要進行解讀。由于互聯(lián)網(wǎng)是開放架構(gòu)，數(shù)據(jù)來源五花八門，必須事先規(guī)定好格式，否則根本無法解讀。"應(yīng)用層"的作用，就是規(guī)定應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)格式。

舉例來說，TCP協(xié)議可以為各種各樣的程序傳遞數(shù)據(jù)，比如Email、WWW、FTP等等。那么，必須有不同協(xié)議規(guī)定電子郵件、網(wǎng)頁、FTP數(shù)據(jù)的格式，這些應(yīng)用程序協(xié)議就構(gòu)成了"應(yīng)用層",應(yīng)用層的協(xié)議最廣泛的就是,Http協(xié)議,SMTP,DNS,FTP,Telnet,SNMP。

這是最高的一層，直接面對用戶。它的數(shù)據(jù)就放在TCP數(shù)據(jù)包的"數(shù)據(jù)"部分。因此，現(xiàn)在的以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)包就變成下面這樣。

下篇將會著重講述應(yīng)用層幾個協(xié)議,下篇名詞,http,長連接,短連接,DNS,

將會解釋,瀏覽器從輸入網(wǎng)址到響應(yīng)的過程

https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4NTEzMjc5Mw==&mid=2650554715&idx=1&sn=6f5fdf99f33633c9cc4f97904d1209f6&chksm=f3f833cdc48fbadb5921a3c08451fcf5091dc57182c9d1555eebe6890ea8543f498eb9df683e#rd

總結(jié)

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