如何提高网站文章收录,有哪几种语言做的网站,做简历网站 知乎,常见制作网页的软件一.五层#xff08;四层#xff09;模型
1.概念
TCP/IP协议模型分为五层#xff1a;物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。这五层每一层都依赖于其下一层给它提供的网络去实现需求。
1#xff09;物理层#xff1a;这是最基本的一层#xff0c;也是最接近硬件…一.五层四层模型
1.概念
TCP/IP协议模型分为五层物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。这五层每一层都依赖于其下一层给它提供的网络去实现需求。
1物理层这是最基本的一层也是最接近硬件的一层。其规定了网络通信中的一些硬件设施要求。
2数据链路层完成两个相邻设备之间的如何进行通信。如通过网线把电脑链接到路由器/交换机上这里的电脑与路由器/交换机就是相邻的设备。
3网络层完成两个任意设备之间的如何进行通信考虑的是通讯中间的过程是怎么样的。
4传输层完成两个任意设备之间的如何进行通信考虑的是通讯的起点和终点。
5应用层网络编程实现我们想要的效果需求。
举个形象例子网购。我们可以将网购送货分成各个层次。首先最基础的运货要有路这个公路就是最基础的“物理层”。再说快递员将货物运输到各个转运中心这就是两个相邻的设备中间的通讯是“数据链路层”。快递公司给快递小哥规划路线让他怎么走考虑的是中间的过程这是“网络层”。网购商家只管填上发货地和收货地其他不用管不关心快递小哥是走哪几个转运中心的只管能不能到收货地这就是“传输层”。最后快递到我们手里了我们怎么使用是我们决定的正如应用层代码是我们自己实现的实现的是什么由我们自己决定这就是“应用层”。
透过上面的例子大家应该对这五层模型是什么有了更深刻的印象了。
回答一下为什么有人说五层有人说四层。说四层其实是将最下层的物理层和数据链路层合并成一个与硬件设备直接相关只是说法不同实际上都是一样的。 2.网络设备所在分层
1主机通过应用程序满足网络通信的需求涉及 物理层 - 应用层。
2路由器组建局域网进行网络数据包转发涉及 物理层 - 网络层。
3交换机对路由器接口的拓展涉及 物理层 - 数据链路层。
二.传输层协议
传输层有两个核心协议一个是TCP一个是UDP。
1.UDP
1特点无连接不可靠传输面向数据报全双工。
UDP不保存通讯对端的信息这就是无连接。UDP发出数据后直接就不管了一点不可靠。UDP在读写数据的时候是以一个数据报为单位去读写的注意一次必须读写一个数据报半个不行因此不存在粘包问题这个在下面的TCP会解释。全双工的意思的能读也能写与之对应的是半双工只可以读或只可以写。
2报文格式 源端口号和目的端口号这两个好理解就是起点和终点。
UDP长度指的是整个UDP的长度包括报头和载荷长度这个位置最多存储两个字节的数据也就是整个UDP长度最长是64kb。如果我们传输的数据超过64kb比较大这个时候我们就要考虑拆包了传输了。
校验和用来验证数据是否发生修改。这个校验和不是用来保证数据安全的而是用来防止数据在运输的过程中发生比特翻转的现象。比特翻转就是数据的比特位1变成00变成1。
UDP校验和使用了CRC循环冗余校验的方法把每个字节都当作整数进行累加不管溢出直至最终得到校验和。
数据在发出端计算一次校验和再放入报文中传给目的端目的端再算一次校验和看看两个是不是一样。如果是一样只能确定可能没有发生比特翻转而不一样肯定是发生比特翻转了。
UDP在发现校验和不同时只会丢弃不会重发如果要重发要我们自己写代码实现。
2.TCP
1特点有连接可靠传输面向字节流全双工。
TCP会保存对端的信息这就是有连接。TCP有两个核心机制保证其是可靠传输。TCP在读写数据的时候是以字节为单位的支持任意长度因此存在粘包问题。TCP支持读也支持写。
2报文格式 TCP报文内容与TCP的核心机制有关具体各个部分是什么在下面解释。这里只是补充下面没有提到的。
16位紧急指针URG在标志位处有用来跳过前面的数据直接从某一个开始读。
PSH催促标志位发送方给接收方的数据中带有这个标志接收方会尽快的将这个数据read。
3.TCP十大核心机制
1确认应答
在日常生活中我们怎判断我们叫了某个人他有没有听见他回应一声不就行了。
TCP也是这么想的我们在发送数据后需要对方给一个应答报文acknowledge简称ack。我们收到了这个ack后就知道了目的端已经收到数据了。这就是TCP是可靠传输的一大原因。
但是在数据传输时可能会出现先发后到的情况。我们在发送数据后这个数据会经过多个路由器/交换机。每个数据走的路线不同可能先发的数据走的“路”比较长花的时间更长导致“来的比较完”。
针对这种情况TCP会对载荷中的每个字节进行编号32位序号就是载荷部分第一个字节的序号序号连续递增。
32位确认序号的目的就是告诉发送者我已经收到了那些数据下次发送从确认序号这个位置开始发。32位确认序号的值就是收到的数据载荷的最后一位1。注意这个32位确认序号只在应答报文中生效。 那怎么才能知道这个TCP是应答报文这就是上面标志位下图管的了。 可以看到第二个表示位是ACK也就是应答报文的意思如果这一位是 1 说明这个报文就是应答报文。
说回来有了序号之后应用程序会通过socketAPI读到正确的顺序不用担心先发后到的情况了。
2超时重传
超时重传是针对丢包问题进行的处理。丢包问题是不可避免的客观情况。
TCP规定了一个超时时间阈值这个阈值不是固定不变的是动态变化的。如果超过这个阈值就是触发重传同时延长这个时间阈值。但是这个重传和时间阈值是有上限的超过这个上限后就是放弃传输。
一次信息传输可能有两种丢包情况
情况一源端口发送的数据丢失这个时候直接重传就可以了。
情况二目的端发送的ack丢失源端口迟迟没有收到ack会认为是自己发送的数据丢失重发一次。这时目的端会收到相同的数据TCP有一个接收缓存区数据会先到缓存区如果发现数据已经存在了就丢弃如果没有就放入。 3连接管理
连接分为建立连接和断开连接。
TCP建立连接是通过“三次握手”来实现的。 synsynchronized同步表示的是同步报文在上图表示为中有如果syn是1的话表示这个报文是同步报文。当然一个报文可以既是同步报文也是应答报文。
建立连接的过程1. A先给B发一个同步报文。2. B收到后会给A发一个同步报文同时发一个应答报文这两个报文可以分开但没必要因为这两个都是内核负责的可以保证同一时机。3. A收到同步报文和应答报文后会发给B一个应答报文。
三次握手的作用1.探一探网络的通信链路是否通畅这个网络可靠传输的前提条件。2.验证双发的发送能力和接收能力是不是正常。3.协商关键信息比如通讯序号从几开始。
TCP断开连接是通过“四次挥手”来实现的。 FINfinish完成表示发送方已经没有数据要发送了请求断开连接FIN位为1表示FIN报文。FIN不是由内核负责而是与我们写的程序有关代码中调用socket.close或进程结束时才会发送。
断开连接的过程1.A给B发一个FIN请求断开连接。2.B给A一个ACK表示收到A的请求。3.等到B的逻辑执行完了给A发送FINB请求断开连接。4.A给B发一个ACK表示收到B的请求。
下图是整个连接的全过程 介绍一下上图中出现的部分状态的含义
ESTABLISHED连接完成可以发送数据了。
CLOSE_WAIT被发起FIN的一方进入该状态表示等待程序调用close方法。
TIME_WAIT主动发起FIN的一方进入该状态表示等待对方结束。主动发起方不会一直等待对方发FIN而是由一个等待上限上限时间是2*MSL网络上两个任意节点传输过程中消耗的最大时间。
4滑动窗口
前面说TCP采用一问一答的方法来进行数据传输这个其实效率比较低。如果我们一下发好几个不用等待应答这样就可以提高效率。我们一下发出好几个后返回一个应答就再发送下一条。这个不就是滑动窗口嘛。
窗口越大批量发的数据越多效率就越高。但是窗口不能无限大太大了会影响可靠性。
滑动窗口丢包的情况 这个问题不大超时后重传。 正如上图说的那样1001-2000的数据丢了后主机B没有收到这个数据其会再应答报文的确认序号哪里一直返回1001。主机A连续3次收到相同的确认序号时会意识到1001-2000这部分数据丢失了会重发1001-2000。已经发的2001-7000受不受影响呢答案是不受影响为什么
前面说了在读数据的时候会按顺序读数据读到1001发现没有队列堵塞后面的数据一直堵在哪里等到1001-2000来了后才继续读。这个队列不是一个纯粹的队列我们发的每个数据都是有序号的可以根据这个序号来准确的算出数据应该放的位置如果没有就空着这个位置。
这种重传的方式叫快速重传即只传丢了的数据不传其他数据。注意快速重传是在滑动窗口下出现的不要弄错情况。
5流量控制
前面说了窗口越大效率越高但窗口过大就是影响可靠性。为了提高效率的同时保证传输可靠性TCP对流量进行了控制。
TCP有一个接收缓冲区里面有一些待处理的数据。进入缓冲区的速度取决于发送方发送的速度出缓冲区的速度取决于应用程序读取的速度。TCP可以根据处理数据的速度反馈给发送方限制它的发送速度。
怎么做到的滑动窗口的大小会动态变化。在TCP的报文中有一栏就是滑动窗口的大小。 这个窗口的大小等于 接收缓冲区剩余空间的大小。剩的多了就多放进来一点剩的少了就少放一点呗。 一旦发现返回的窗口的大小是0发送方就会暂停发送过一段时间发送一个窗口探测包“问问”接收方的接收缓存区有没有空间有空间了继续传输数据。
6拥塞控制
上面说的流量控制是依据接收的处理能力进行限制。而拥塞控制是依据传输链路的转发能力进行限制的。它通过不断试验的方法区找到一个合适的窗口大小大了就减小了就加说白了就是“面多加水水多加面”。 拥塞机制的工作过程
先慢启动再指数增长再线性增长。发现丢包了窗口减小回到新的阈值处。
7延时应答
默认情况发送方发送数据后会立即返回ack但是如果我们延时发送ack效率会提高。
如果延时发送接收缓冲区的数据会被处理更多这个时候返回ack会返回更大的滑动窗口大小。我们知道窗口越大效率越高这样延时发送就会提高效率。
所有包都可以延时应答吗不是。有数量限制每隔N个包就要应答一次。也有时间限制超过最大延迟时间就应答一次。
8捎带应答
基于延时应答TCP可以将上次的ack捎并带回这样将两个包放在一起传输提高了效率。
9面向字节流
前面在介绍TCP的特点的时候就提到了一点因为TCP是面向字节流传输的支持任意长度因此就有粘包问题。
什么是粘包问题粘包问题粘的是应用层数据包各个包之间由于没有长度限制而且是面向字节流不是数据报因此有时候会分不清字节要读到哪里停止会出现多读或漏读的情况。粘包问题在TCP层面是无解的我们要在应用层方面区解决这个问题。定义好应用层的协议明确包之间的边界。
10异常情况的处理
TCP通讯过程中会出现的特殊情况。
情况一 进程崩溃/主机关机
本质上与主动退出没有区别
情况二 主机断电/网线断开
分为接收方断电和发送方断电。
接收方断电发送方发送的数据没有ack返回超时重传后还没有返回。重传到一定次数会触发“重置TCP连接”发送方会主动发一个复位报文RST如果还没有用发送方就会单方面释放连接。 发送方断电发送方断电后接收方此时判断不出来发送方是断电了还是暂时没有数据发送。等待一段时间后接收方会发送一个特殊报文—“心跳包”这个报文不携带数据只是为了触发ack跟上面的窗口探测一样。如果不跳了就发一个复位报文如果还不好使就单方面释放连接。
三.网络层协议
1.IP协议基础
概念用于唯一标识网络中的每台计算机。我们可以在cmd中查看ip地址:ipconfig。
IP地址的表示形式点分十进制 xx.xx.xx.xx每个十进制数的范围是0—255。
IP地址的组成网络地址主机地址。
同一个局域网当中网络地址必须相同主机地址必须不同。相邻的局域网中网络地址必须不同主机地址随意。
Ipv4是由4个字节32位表示而IPv6是由16个字节128位表示。
IP协议的作用主要是下面两个
1地址管理用来标识网络上的某个设备的位置。
2路由选择在两个通信的节点之间规划出一个合理的路径。
这是以前使用的IPv4地址分类现在不用了 各类表示范围 那现在的IPv4怎么分网络号和主机号呢
打开ipconfig 看到下面的子网掩码255的表示网络地址位0表示主机地址位。
特殊的IP地址
1将IP地址中的主机地址全部设成0就成了网络号代表这个局域网
2将IP地址中的主机地址全部设为1就成为了广播地址用于给同一个链路中相互连接的所有主机发送数据包
3127.*的IP地址用于本机环回loop back测试通常是127.0.0.1
2.IP协议报文 14位版本IPv4或IPv6
24位首部长度因为报头有选项这一栏所以报头长度也是变长的
38位服务类型决定了IP地址的工作方式3位优先权字段已弃用 4位TOS字段 1位保留字段必须设置为0。4位TOS字段分别表示最小延时最大吞吐量最高可靠性最小成本。注意这四个TOS字段是不共存的只能是其中一个要根据实际情况选择。
416位总长度字节数报头载荷的长度
516位标识、3位标志13位片偏移
IP协议内置了拆包组包的功能拆完了包我们要给包一个标识要不然怎么组包怎么知道谁跟谁是一组的。16位标识位就是给包一个标识拆出来的包都是一个标识组包的时候就将相同标识的包组在一起。3位标志用来标志有没有触发拆包操作并且记录这个包是不是最后一个包。13位片偏移描述了先后顺序偏移小的放在前面偏移大的放在后面
68位生存空间TTL一个IP数据报能在网络上传输的最大时间单位是次数IP数据报每经过一个路由器就TTL就减小一次
78位协议标识传输层使用什么协议
3.NAT机制
NAT机制即网络地址转换是当今网络时间解决IPv4不够用的最重要的方式。
其将说有IP分成两类一是公网/外网另一是私网/内网。公网IP是唯一的但是私网IP在不同的局域网中是可以重复的。 如上面的例子运营商路由器具有NAT功能能将我的设备的IP地址进行转换192.168.100.1-100.1.1.1。
可能会有多个设备对运营商的服务器发送请求但是到了运营商的路由器都会被转换成同一个IP 服务器收到请求后会返回给运营商路由器。但是运营商怎么知道这个哪一个设备发送的请求呢
运营商在地址转换时会将两个地址存入一个记录映射关系的表格记录替换前的地址和替换后的地址同时也会记录端口。NAT设备进行转换的时候可以修改端口号这一就避免了端口相同找不到源地址的情况。
4.路由选择
这里介绍路由选择的简单模型探索式。
网络环境是非常复杂的路由器没有办法将所有的网络信息都存储只存储周围的网络情况。当数据包到了某个路由器就会匹配这个路由器的路由表。路由表中记录了这个路由器周围的设备的IP地址是什么以及记录每个设备要通过哪个口转发过去。
如果目的IP地址刚好匹配到了路由表中的记录就直接转发到对应的口。
如果没有匹配到路由表会有一个特殊的表项——下一跳指向的设备就是上一级路由器所在的位置。
四.数据链路层
1.以太网
以太网帧格 1目的地址和源地址这里存储的地址不是IP地址而是mac地址物理地址。 想看这个地址要在cmd中输入ipconfig /all
2类型是用来确定载荷的数据格式的
3CRC帧尾校验和
4ARP根据IP地址得到对应的mac地址。具体做法通过广播地址发送ARP数据报询问周围的网络设备的IP地址和mac地址路由器会构建出一个映射表来存储这些IP地址和ARP地址
五.应用层
1.DNS
可以认为是应用层的一个协议也可以认为是一个系统。这个系统就是域名解析系统域名是什么在后面的网络基础知识中有。
最初DNS通过一个hosts文件这个文件中存储域名和IP地址的映射关系。我们在访问某个网站的时候会先查询DNS服务器把域名对应的IP拿到再访问服务器。
现在全世界的服务器这么多我们都访问DNS服务器服务器会承受海量的并发量容易挂。
这里有两个方法去解决
1缓存我们再DNS服务器找到IP地址后会存储再缓存中下次访问这个域名就不用去DNS服务器查找了
2DNS服务器有很多存储原始数据的是根服务器各个网络运营商可以搭建镜像服务区。
2.InetAddress类
常用方法
方法说明getLocalHost获取本机InetAddress对象getByName 根据主机名/域名 获取InetAddress对象 getHostName获取InetAddress对象的主机名getHostAddress获取InetAddress对象的地址
代码示例
//1.获取本机的InetAddress对象
InetAddress localHost InetAddress.getLocalHost();
//输出设备名称和IP
System.out.println(localHost);//2.根据主机名 获取InetAddress对象
InetAddress host1 InetAddress.getByName(LAPTOP-RPIOC01F);
System.out.println(host1);//3.根据域名 获取InetAddress对象
InetAddress host2 InetAddress.getByName(www.bilibili.com);
System.out.println(host2);//4.通过 InetAddress 对象获取对应的地址
String hostAddress host2.getHostAddress();
System.out.println(hostAddress);//5.根据 InetAddress 对象获取对应主机名/域名
String hostName host2.getHostName();
System.out.println(hostName);
3.TCP网络通信
1Socket
Socket开发网络应用程序被广泛采用以至于成为事实上的标准。通信的两端都要有Socket是两台机器间通信的端点。网络通信其实就是Socket间的通信。
Socket允许程序把网络连接当成一个流数据在两个Socket间通过IO传输。
一般主动发起通信的应用程序属客户端等待通信请求的为服务端。
怎么理解这个Socket呢可以从它的英文原意入手socket-插座、插口。它就是一个插口中间连接一个数据通道。
2使用字节流
代码示例
//客户端//1.连接服务器ip端口,如果连接成功返回Socket对象
Socket socket new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
System.out.println(客户端返回socket.getClass());
//2.连接上后生成Socket对象通过socket.getOutputStream()得到和socket对象关联的输出流对象
OutputStream outputStream socket.getOutputStream();
//3.通过输出流写入数据到数据通道
outputStream.write(hello.getBytes());
//4.设置结束标记
socket.shutdownOutput();
//5.关闭流对象
outputStream.close();
socket.close();
System.out.println(客户端退出);
//服务端//1. 在本机的9999端口监听等待连接
//要求在本机没有其他服务在监听9999
//这个 ServerSocket 通过accept() 返回多个Socket
ServerSocket serverSocket new ServerSocket(9999);
System.out.println(服务端在9999端口监听等待中。。。);
//2.当没有客户端连接9999端口时程序会阻塞等待连接
// 如果有客户端连接则会返回Socket对象程序继续
Socket socket serverSocket.accept();
//3.通过 读取客户端写入到数据通道的数据
InputStream inputStream socket.getInputStream();
//4.IO读取
byte[] bfnew byte[1024];
int readLen0;
while((readLeninputStream.read(bf))!-1){System.out.println(new String(bf,0,readLen));
}
//5.关闭流
inputStream.close();
socket.close();
serverSocket.close();
3使用字符流传输文件
代码示例
//客户端//1.连接服务端,得到Socket对象
Socket socket new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 8888);
//2.创建读取磁盘文件的输入流
String pathC:\\JavaNet\\Java.png;
BufferedInputStream bis new BufferedInputStream(new FileInputStream(path));
//将文件内容读入数组中
byte[] bytesStreamUtils.streamToByteArray(bis);
//3.传输到服务端
BufferedOutputStream bos new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());
bos.write(bytes);
bis.close();
socket.shutdownOutput(); //设置写入数据结束//4.接收消息
InputStream inputStream socket.getInputStream();
byte[] bnew byte[1024];
int readLen0;
while ((readLeninputStream.read(b))!-1){System.out.println(new String(b,0,readLen));
}
//5.关闭流
inputStream.close();
bos.close();
socket.close();
//服务端//获得端口
ServerSocket serverSocket new ServerSocket(8888);
System.out.println(服务端在8888端口等待...);
//等待连接
Socket socket serverSocket.accept();
BufferedInputStream bis new BufferedInputStream(socket.getInputStream());
//拿到文件
byte[] bytesStreamUtils.streamToByteArray(bis);
String pathC:\\JavaNet\\pic.png;
BufferedOutputStream bos new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(path));
bos.write(bytes);
bos.close();//发送信息
BufferedWriter writer new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));
writer.write(已收到图片);
writer.flush(); //刷新内容到数据通道
socket.shutdownOutput();
System.out.println(已收到图片);//关闭资源
writer.close();
bis.close();
socket.close();
serverSocket.close();
4补充
使用缓冲流一定注意要刷新数据到数据管道否则就白写了。
在写入完后一定要记得设置写入数据结束。
4.UDP网络通信编程
1基本流程
核心的两个类/对象 DatagramSocket 与 DatagramPacket建立发送端接收端发送数据前建立数据包DatagramPacket对象调用DatagramSocket的发送接收方法最后关闭DatagramSocket。
2应用
代码示例
//发送端//1.创建DatagramSocket对象准备在9998接收数据
DatagramSocket socket new DatagramSocket(9998);
//2.将需要发送的数据封装到对象
byte[] data秘制小汉堡.getBytes();
//说明封装 DatagramPacket 对象data 长度主机IP端口
DatagramPacket packet new DatagramPacket(data, data.length, InetAddress.getByName(10.40.91.181),9999);
socket.send(packet);
socket.close();
System.out.println(B结束了);
//接收端//1.创建一个DatagramSocket对象准备在9999接收数据
DatagramSocket socket new DatagramSocket(9999);
//2.构建一个 DatagramPacket对象准备接收数据
byte[] bufnew byte[1024];
DatagramPacket packet new DatagramPacket(buf, buf.length);
//3.准备接收数据,将通过网络传输的DatagramPacket对象填充到packet对象
//有数据就会接收没数据就会阻塞
System.out.println(正在等待连接);
socket.receive(packet);
//4.可以把packet 进行拆包取出数据并显示
int lengthpacket.getLength(); //实际接收的数据字节长度
byte[] datapacket.getData();
String regStr new String(data, 0, length);
System.out.println(regStr);
//关闭资源
socket.close();
System.out.println(A结束); 六.网络的基础概念
1.网络通信
两台设备之间通过网络实现数据传输将数据通过网络从一台设备传输到另一台设备。
在java.net包下提供了一系列的类或接口供程序员使用完成网络通信。
2.网络
两台或多台设备通过一定物理设备连接起来构成了网络。
根据网络的覆盖范围可分为下面几类
1局域网覆盖范围最小仅仅覆盖一个教室
2城域网覆盖范围较大可以覆盖一个城市
3广域网覆盖范围最大可以覆盖全国
3.域名和端口号
域名概念将IP地址映射成域名也就是将IP地址变成了网站。IP地址一堆数字太难记了转变成域名后方便记忆。
端口号概念用于标识计算机上某个特定的网络程序。我们可以通过端口号来访问某一个域名下的某个服务。ip定位主机端口定位服务。比如说我们访问了B站的域名要想连上网站服务就需要一个端口号来实现。
端口号就好像是房子的门如果我们想要进入房子就要通过门。一个房子可能有多个门同样一个主机也有多个端口号每个端口号都对应着其自身的业务。
端口号表示形式以整数的形式范围0—655352个字节表示端口
避免使用0—1024端口因为0—1024都被占用了。常见的网络程序端口号tomcat8080 mysql3306 Oracle1521 sqlserver1433。
