简单的网络协议概述

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网络协议

这一篇文章主要是概述网络协议以及网络协议的分层。首先，我们来思考一个问题，如何让两台计算机甚至多台计算机之间进行通信呢？回答这个问题之前，我们先来想想生活中两个人是如何交流的呢？这个我们都知道，是通过语言，相同的语言（例如：汉语）。只有操着相同语言的两个人才能进行交流，这里的语言就是一种协议。同样的让计算机交流起来也需要通过协议来处理。

什么是协议呢？

下面我们通过下面这句话来总结协议的几个要素：
我吃完了饭。 这是一句很普通的汉语句子，这个句子符合汉语的语法（主（我）谓（吃完了）宾（饭））、
然后也是一段有意义的话，表明了我当前做完了某件事情。最后是这段话也是顺序的，我们不能说饭吃完了我。这样是没意义的。
通过上面这个例子，我们可以总结出协议三个要素：
1. 语法：语法就是一段内容要符合一定规则和格式，例如括号要成对，结束要有分号，汉语句子要有主谓宾
2. 语义：就是这一段内容代表了某种意义，例如：数字减去数字是有意义的，数字减去文本是没有意义的。
3. 顺序：就是先干啥，后干啥，比如先起床，后穿衣服。
计算机之间进行通信就需要网络协议。例如：我们输入 http://www.baidu.com 。我们就可以得到如下响应信息：

 HTTP/1.1 200 OK
 Accept-Ranges: bytes
 Cache-Control: private, no-cache, no-store, proxy-revalidate, no-transform
 Connection: keep-alive
 Content-Length: 2381
 Content-Type: text/html
 Date: Sun, 15 Mar 2020 08:26:41 GMT
 Etag: "588604c8-94d"
 Last-Modified: Mon, 23 Jan 2017 13:27:36 GMT
 Pragma: no-cache
 Server: bfe/1.0.8.18
 Set-Cookie: BDORZ=27315; max-age=86400; domain=.baidu.com; path=/
<html> <head><meta http-equiv=content-type content=text/html;charset=utf-8>
<title>百度一下，你就知道</title>

这段响应的报文就符合协议的三要素。
第一：符合语法，只有按照上面那个格式来，浏览器才会认，例如：首先是响应状态，然后是首部，最后是请求体。
第二：符合语义，就是按照约定的意思来。例如：状态200，表述的意思是网页成功返回，如果不成功的话，就是我们常见的404，400等错误
第三：符合顺序，你点击浏览器，就会发送出一个HTTP请求，然后，才会有上面一串HTTP的响应内容。

认识网络协议

古代战报传送

我们先来看看古代战报传送的例子：将军发命令，下属来写。写完之后找人包装盖章，然后，把公文交给信号兵，没信号兵每过一个关卡都要盖公函，到达京城之后，再一层一层的往上传。先看是发给哪个部门的，去掉一层包装，再把内容发给上一级，最终送到皇上手上，皇上大人无需知道经过了哪些驿站关卡。只需要知道哪个将军发的，发的什么。用中文写的还是用英文写的就OK了。
从架构分层的角度上我们来分析下这个过程。
这里的将军和皇上相当于应用层，由将军发送命令，发出信件，将军是源地址，由皇上来接受信件，皇上是目标地址
这里的信号兵就是传输层，由他来传送信件。
这里的关卡相当于物理层，由他来指导信号兵的行进方向，因为，京城很远，直接让信号兵一个人跑，他可能完全不知道去的路，所以，这里关卡的作用就是主要是盖章告诉给信号兵指明去京城的路。
同样的，为了明确职责，网络协议也进行了分层。下面我们就来看看网络的分层吧。

网络分层

现在我们来看看如下场景：假设计算机B上有接口getJson2.do，
当传入的请求参数是{"name":"张三","id":12}时，响应的数据是{"name":"张三","id":12,"age":34,"sex":"男"}，现在计算机A要请求计算机B的这个接口。

如下，写好请求地址 http://192.168.216.96:8080/ssm-req/json/getJson2.do 和请求参数 {'name':'sange','age':12} 。设置好请求头application/json;charset=UTF-8。请求发出后，首先到达HTTP协议所在的应用层，HTTP头主要是封装请求方法，请求地址，请求头的格式等信息。封装后的结果如下图所示。应用层加上HTTP头之后，就将包交给其下一层去处理。
应用层的下一层是传输层（TCP层），传输层的有两种协议，一种是无连接的协议UDP，一种是面向连接的协议TCP，很显然，请求接口获取数据使用的面向连接的TCP协议。TCP协议里面会有两个端口，一个是计算机A（请求服务器）监听的端口，一个是计算机B（响应服务器）监听的端口。操作系统可以通过端口来判断，它得到的包应该给哪个进程，这就相当于告诉信号兵这封信要给谁。经过TCP层封装后的结果如下所示，传输层加上TCP头之后，然后把包给他的下一层处理。
传输层的下一层就是网络层（IP层）。网络层的协议是IP协议，在IP协议里面会有源IP地址，即计算机A（请求服务器）的IP地址和目标IP地址，即计算机B（目标服务器）的IP地址，网络层会加上IP头，然后把包给他的下一层。
网络层的下一层就是数据链路层（MAC层），MAC层有ARP和RARP（Reverse Address Resolve Protocol）即逆地址解析协议，该协议实现了IP地址和物理地址（MAC地址）之间的转换，经过MAC层包装加上MAC头之后，就最终就是我们需要的包。请求到达计算机B之后
计算机B（目标服务器）发现MAC地址对上了，取下MAC头来，发送给操作系统的网络层。发现IP也对上了，就取下IP头，IP头里会写上一层封装的TCP协议，然后将其交给传输层，即TCP层。
在这一层，对于收到的每个包，都会有一个回复的包说明收到了，这个回复的包绝非这次请求接口的结果，而仅仅是TCP层的一个说明，即收到之后的回复。当然这个回复，会沿着刚才来的方向走回去。

网络协议的分层

在这里插入图片描述

总结

本文简单的概述了网络协议的分层，以及请求包在网络上的传输过程。

参考

刘超老师的趣谈网络协议
 TCP/IP协议四层模型

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