一 互聯(lián)技術(shù)
雖然作為程序員來講不必過多的去了解網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的相關(guān)技術(shù)，但是目前互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)轉(zhuǎn)向了物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，從剛開始的軟件+網(wǎng)絡(luò)，成為今天的硬件+軟件+網(wǎng)絡(luò)的模式（即物聯(lián)網(wǎng)）
智能家居, 人工智能的實(shí)現(xiàn)模式也是典型的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)物。因此有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)對成為一個(gè)高級軟件架構(gòu)師有著無比輕重的作用，因此接下來幾篇文章我會給大家復(fù)習(xí)下網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的知識，
目前主流的互聯(lián)技術(shù)包括小規(guī)模的主機(jī)互聯(lián)（局域網(wǎng)）和大規(guī)模的主機(jī)互聯(lián)(廣域網(wǎng)）。
主機(jī)互聯(lián)一般基于的通信模式有一對一通信（雙方）和多對多通信（多方）由以下兩種通信方式。
雙方通信
–雙方信息打包后放到通信線路上發(fā)送，就能到達(dá)對方。
–在通信線路上只有兩方，所收到的信息必然是對方發(fā)過來給我的。
多方通信
只將信息打包后就放到通信線路上去發(fā)送，那么就無法知道到是從哪兒發(fā)來的然后到底底是發(fā)給誰的信息。
因此，我們需要給每一個(gè)通信終端都編一個(gè)號，也就是IP地址（IP地址)。
雖然程序員和硬件扯不上太大的關(guān)系，但是我們還是要知道早期的局域網(wǎng)是同過雙絞線和同軸電纜當(dāng)作通信介質(zhì)，但是由于介質(zhì)的損耗和帶寬問題，目前已采用光纖通信，
采用光速，不僅提高了傳輸速率，而且減少了損耗。以下兩種介質(zhì)的對比。
二 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)
在大致了解網(wǎng)絡(luò)通信前，我們必須了解幾個(gè)概念，IP地址，MAC地址，路由表，TCP/UDP協(xié)議，和網(wǎng)絡(luò)層次模型
OSI 七層模型
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信制定的一個(gè)7層框架，協(xié)議的七層框架，稱為：“OSI/RM"。OSI模型分為七層，依次從底層到上層為，物理層，數(shù)據(jù)鏈路層，傳輸層，會話層，表示層，應(yīng)用層。每個(gè)層此又為上層提供服務(wù)，說
TCP/IP 四層模型
TCP/IP通訊協(xié)議采用了4層的層級結(jié)構(gòu)，分別為：
- 應(yīng)用層：應(yīng)用程序間溝通的層，如簡單電子郵件傳輸（SMTP）、文件傳輸協(xié)議（FTP）、網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程訪問協(xié)議（Telnet）等。
- 傳輸層：它提供了節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)，如傳輸控制協(xié)議（TCP）、用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP）等，TCP和UDP給數(shù)據(jù)包加入傳輸數(shù)據(jù)并把它傳輸?shù)较乱粚又?，這一層負(fù)責(zé)傳送數(shù)據(jù)，并且確定數(shù)據(jù)已被送達(dá)并接收。
- 互連網(wǎng)絡(luò)層：負(fù)責(zé)提供基本的數(shù)據(jù)封包傳送功能，讓每一塊數(shù)據(jù)包都能夠到達(dá)目的主機(jī)（但不檢查是否被正確接收），如網(wǎng)際協(xié)議（IP）。
- 網(wǎng)絡(luò)接口層：對實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)媒體的管理，定義如何使用實(shí)際網(wǎng)絡(luò)（如Ethernet、Serial Line等）來傳送數(shù)據(jù)。
兩種層次模型的對比圖.
其具體功能前我用現(xiàn)實(shí)中的硬件設(shè)備來對比一下.
物理層：網(wǎng)卡，網(wǎng)線，集線器，中繼器，調(diào)制解調(diào)器
數(shù)據(jù)鏈路層：網(wǎng)橋，交換機(jī)
網(wǎng)絡(luò)層：路由器
網(wǎng)關(guān)：工作在第四層傳輸層及其以上。
對于稍微有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)的開發(fā)人員來說這些名詞不會太陌生.到這問題又來了什么是網(wǎng)橋，什么是中繼器？中繼器
中繼器是局域網(wǎng)環(huán)境下用來延長網(wǎng)絡(luò)距離的最簡單最廉價(jià)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備，操作在OSI的物理層，中繼器對在線路上的信號具有放大再生的功能，用于擴(kuò)展局域網(wǎng)網(wǎng)段的長度(僅用于連接相同的局域網(wǎng)網(wǎng)段)。
中繼器（RP repeater）是連接網(wǎng)絡(luò)線路的一種裝置，常用于兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間物理信號的雙向轉(zhuǎn)發(fā)工作。中繼器主要完成物理層的功能，負(fù)責(zé)在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的物理層上按位傳遞信息，完成信號的復(fù)制、調(diào)整和放大功能，以此來延長網(wǎng)絡(luò)的長度。
也就說類似生活中變電的變壓器功能。網(wǎng)橋
網(wǎng)橋不是真實(shí)的物質(zhì)東西，而是一個(gè)作用域的代名詞，網(wǎng)橋（Bridge）像一個(gè)聰明的中繼器。中繼器從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)電纜里接收信號， 放大它們，將其送入下一個(gè)電纜。相比較而言，網(wǎng)橋?qū)年P(guān)卡上傳下來的信息更敏銳一些。網(wǎng)橋是一種對幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的技術(shù)，根據(jù)MAC分區(qū)塊，可隔離碰撞。網(wǎng)橋?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)的多個(gè)網(wǎng)段在數(shù)據(jù)鏈路層連接起來。
網(wǎng)橋也叫橋接器，是連接兩個(gè)局域網(wǎng)的一種存儲/轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，它能將一個(gè)大的LAN分割為多個(gè)網(wǎng)段，或?qū)蓚€(gè)以上的LAN互聯(lián)為一個(gè)邏輯LAN，使LAN上的所有用戶都可訪問服務(wù)器交換機(jī)
交換機(jī)就是用來進(jìn)行報(bào)文交換的機(jī)器。多為鏈路層設(shè)備(二層交換機(jī))，能夠進(jìn)行地址學(xué)習(xí)，采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的形式來交換報(bào)文.。路由器
路由器用來連通不同的網(wǎng)絡(luò)，另一個(gè)作用是選擇信息和分發(fā)傳送的線路功能。選擇通暢快捷的近路，能大大提高通信速度，減輕網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通信負(fù)荷，節(jié)約網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)資源，提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)暢通率。
具有多個(gè)接口，用于連接多個(gè)IP子網(wǎng)及多種鏈路，并實(shí)現(xiàn)其互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。工作在OSI第三層，其主要工作任務(wù)是在網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)包
3 MAC地址
Mac地址即設(shè)備物理地址，他類似人類的身份證，每個(gè)人出生就開始編制了號碼，其互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備出廠也會標(biāo)志唯一的mac地址，物理地址由IEEE統(tǒng)一指定和分配，比如聯(lián)想和惠普就有不同的區(qū)段范圍的mac地址，其原理和規(guī)則是： MAC統(tǒng)一編址，MAC地址長6個(gè)字節(jié)（48位），全球唯一。前24為OUI，由IEEE分配給各網(wǎng)絡(luò)廠家。后24位為EUI，由廠家自行分配。
4 路由表
又稱全局路由表，存儲在路由器的內(nèi)存中，用于指示路由器發(fā)送IP數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)至正確目的地的信息表。列如，生活中我們?nèi)コ嘶疖嚕覀冎魂P(guān)心目的城市，從上車之前我們并不知道其最近路線，二路由器就里面就保存著我們下一站的信息，火車沒到一個(gè)站，都要經(jīng)過鐵路公司的統(tǒng)一安排開始進(jìn)入對應(yīng)的股道，而路由器就是鐵路中的小樞紐站一樣。
5 TCP/IP
上面提到Tcp /IP是一種互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議，它包括四層模型，各自進(jìn)行自己的職責(zé)。TCP/IP 定義了電子設(shè)備如何連入因特網(wǎng)，以及數(shù)據(jù)如何在它們之間傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)。協(xié)議采用了4層的層級結(jié)構(gòu)，每一層都呼叫它的下一層所提供的協(xié)議來完成自己的需求。通俗而言：TCP負(fù)責(zé)發(fā)現(xiàn)傳輸?shù)膯栴}，一有問題就發(fā)出信號，要求重新傳輸，直到所有數(shù)據(jù)安全正確地傳輸?shù)侥康牡?/p>
IP
IP層接收由更低層（網(wǎng)絡(luò)接口層例如以太網(wǎng)設(shè)備驅(qū)動程序）發(fā)來的數(shù)據(jù)包，并把該數(shù)據(jù)包發(fā)送到更高層---TCP或UDP層；相反，IP層也把從TCP或UDP層接收來的數(shù)據(jù)包傳送到更低層。IP數(shù)據(jù)包是不可靠的，因?yàn)镮P并沒有做任何事情來確認(rèn)數(shù)據(jù)包是否按順序發(fā)送的或者有沒有被破壞，IP數(shù)據(jù)包中含有發(fā)送它的主機(jī)的地址（源地址）和接收它的主機(jī)的地址（目的地址）。
高層的TCP和UDP服務(wù)在接收數(shù)據(jù)包時(shí)，通常假設(shè)包中的源地址是有效的。也可以這樣說，IP地址形成了許多服務(wù)的認(rèn)證基礎(chǔ)，這些服務(wù)相信數(shù)據(jù)包是從一個(gè)有效的主機(jī)發(fā)送來的。IP確認(rèn)包含一個(gè)選項(xiàng)，叫作IP source routing，可以用來指定一條源地址和目的地址之間的直接路徑。對于一些TCP和UDP的服務(wù)來說，使用了該選項(xiàng)的IP包好像是從路徑上的最后一個(gè)系統(tǒng)傳遞過來的，而不是來自于它的真實(shí)地點(diǎn)。這個(gè)選項(xiàng)是為了測試而存在的，說明了它可以被用來欺騙系統(tǒng)來進(jìn)行平常是被禁止的連接。那么，許多依靠IP源地址做確認(rèn)的服務(wù)將產(chǎn)生問題并且會被非法入侵。TCP
TCP是面向連接的通信協(xié)議，通過三次握手建立連接，通訊完成時(shí)要拆除連接，由于TCP是面向連接的所以只能用于端到端的通訊。
TCP提供的是一種可靠的數(shù)據(jù)流服務(wù)，采用“帶重傳的肯定確認(rèn)”技術(shù)來實(shí)現(xiàn)傳輸?shù)目煽啃?。TCP還采用一種稱為“滑動窗口”的方式進(jìn)行流量控制，所謂窗口實(shí)際表示接收能力，用以限制發(fā)送方的發(fā)送速度。
如果IP數(shù)據(jù)包中有已經(jīng)封好的TCP數(shù)據(jù)包，那么IP將把它們向‘上’傳送到TCP層。TCP將包排序并進(jìn)行錯(cuò)誤檢查，同時(shí)實(shí)現(xiàn)虛電路間的連接。TCP數(shù)據(jù)包中包括序號和確認(rèn)，所以未按照順序收到的包可以被排序，而損壞的包可以被重傳。
TCP將它的信息送到更高層的應(yīng)用程序，例如Telnet的服務(wù)程序和客戶程序。應(yīng)用程序輪流將信息送回TCP層，TCP層便將它們向下傳送到IP層，設(shè)備驅(qū)動程序和物理介質(zhì)，最后到接收方。
面向連接的服務(wù)（例如Telnet、FTP、rlogin、X Windows和SMTP）需要高度的可靠性，所以它們使用了TCP。DNS在某些情況下使用TCP（發(fā)送和接收域名數(shù)據(jù)庫），但使用UDP傳送有關(guān)單個(gè)主機(jī)的信息。
常見Tcp的端口號
- UDP
UDP是面向無連接的通訊協(xié)議，UDP數(shù)據(jù)包括目的端口號和源端口號信息，由于通訊不需要連接，所以可以實(shí)現(xiàn)廣播發(fā)送（單播、廣播、組播）。
UDP通訊時(shí)不需要接收方確認(rèn)，屬于不可靠的傳輸，可能會出現(xiàn)丟包現(xiàn)象，實(shí)際應(yīng)用中要求程序員編程驗(yàn)證。
UDP與TCP位于同一層，但它不管數(shù)據(jù)包的順序、錯(cuò)誤或重發(fā)。因此，UDP不被應(yīng)用于那些使用虛電路的面向連接的服務(wù)，UDP主要用于那些面向查詢---應(yīng)答的服務(wù)，例如NFS。相對于FTP或Telnet，這些服務(wù)需 要 交換的信息量較小。使用UDP的服務(wù)包括NTP（網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議）和DNS（DNS也使用TCP）。
欺騙UDP包比欺騙TCP包更容易，因?yàn)閁DP沒有建立初始化連接（也可以稱為握手）（因?yàn)樵趦蓚€(gè)系統(tǒng)間沒有虛電路），也就是說，與UDP相關(guān)的服務(wù)面臨著更大的危險(xiǎn)。
文/Tamic
http://www.itdecent.cn/u/3bbb1ddf4fd5
常見Tcp的端口號：
- ICMP
ICMP與IP位于同一層，它被用來傳送IP的控制信息。它主要是用來提供有關(guān)通向目的地址的路徑信息。ICMP的‘Redirect’信息通知主機(jī)通向其他系統(tǒng)的更準(zhǔn)確的路徑，而‘Unreachable’信息則指出路徑有問題。另外，如果路徑不可用了，ICMP可以使TCP連接‘體面地’終止。PING是最常用的基于ICMP的服務(wù)。
- 端口
TCP和UDP服務(wù)通常有一個(gè)客戶/服務(wù)器的關(guān)系，例如，一個(gè)Telnet服務(wù)進(jìn)程開始在系統(tǒng)上處于空閑狀態(tài)，等待著連接。用戶使用Telnet客戶程序與服務(wù)進(jìn)程建立一個(gè)連接?？蛻舫绦蛳蚍?wù)進(jìn)程寫入信息，服務(wù)進(jìn)程讀出信息并發(fā)出響應(yīng)，客戶程序讀出響應(yīng)并向用戶報(bào)告。因而，這個(gè)連接是雙工的，可以用來進(jìn)行讀寫。
兩個(gè)系統(tǒng)間的多重Telnet連接是如何相互確認(rèn)并協(xié)調(diào)一致呢？TCP或UDP連接唯一地使用每個(gè)信息中的如下四項(xiàng)進(jìn)行確認(rèn)：
*源IP地址 發(fā)送包的IP地址。
*目的IP地址 接收包的IP地址。
*源端口 源系統(tǒng)上的連接的端口。
-
目的端口 目的系統(tǒng)上的連接的端口。
端口是一個(gè)軟件結(jié)構(gòu)，被客戶程序或服務(wù)進(jìn)程用來發(fā)送和接收信息。一個(gè)端口對應(yīng)一個(gè)16比特的數(shù)。服務(wù)進(jìn)程通常使用一個(gè)固定的端口，例如，SMTP使用25、Xwindows使用6000。Tomcat的端口：8080，這些端口號是‘廣為人知’的，因?yàn)樵诮⑴c特定的主機(jī)或服務(wù)的連接時(shí)，需要這些地址和目的地址進(jìn)行通訊，列如我們?nèi)ソ⒘奶焱ㄓ嵉闹付ǖ淖远x端口（8090）。
- 數(shù)據(jù)格式
數(shù)據(jù)幀：幀頭+IP數(shù)據(jù)包+幀尾 （幀頭包括源和目標(biāo)主機(jī)MAC初步地址及類型，幀尾是校驗(yàn)字）
IP數(shù)據(jù)包：IP頭部+TCP數(shù)據(jù)信息（IP頭包括源和目標(biāo)主機(jī)IP地址、類型、生存期等）
TCP數(shù)據(jù)信息：TCP頭部+實(shí)際數(shù)據(jù) (TCP頭包括源和目標(biāo)主機(jī)端口號、順序號、確認(rèn)號、校驗(yàn)字等）
常見的以太幀結(jié)構(gòu)
- IP地址
在因特網(wǎng)上連接的所有計(jì)算機(jī)，從大型機(jī)到微型計(jì)算機(jī)都是以獨(dú)立的身份出現(xiàn)，我們稱它為主機(jī)。為了實(shí)現(xiàn)各主機(jī)間的通信，每臺主機(jī)都必須有一個(gè)唯一的網(wǎng)絡(luò)地址。就好像每一個(gè)住宅都有唯一的門牌一樣，才不至于在傳輸資料時(shí)出現(xiàn)混亂。
Internet的網(wǎng)絡(luò)地址是指連入Internet網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)的地址編號。所以，在Internet網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)地址唯一地標(biāo)識一臺計(jì)算機(jī)。我們都已經(jīng)知道，Internet是由幾千萬臺計(jì)算機(jī)互相連接而成的。而我們要確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)上的每一臺計(jì)算機(jī)，靠的就是能唯一標(biāo)識該計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)地址，這個(gè)地址就叫做IP（Internet Protocol的簡寫）地址，即用Internet協(xié)議語言表示的地址。
在Internet里，IP地址是一個(gè)32位的二進(jìn)制地址，為了便于記憶，將它們分為4組，每組8位，由小數(shù)點(diǎn)分開，用四個(gè)字節(jié)來表示，而且，用點(diǎn)分開的每個(gè)字節(jié)的數(shù)值范圍是0~255，如202.116.0.1，這種書寫方法叫做點(diǎn)數(shù)表示法。
IP包的頭文件結(jié)構(gòu):
對有著開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的程序員來說，概念或許你并不知道，但是你知道socket建立時(shí)我需要指定目標(biāo)地址，和主機(jī)端口號。而這些是怎么IP協(xié)議發(fā)送過去的呢，首先發(fā)送方進(jìn)行封包，路由器進(jìn)行不斷轉(zhuǎn)發(fā)，最后找到目標(biāo)主機(jī)進(jìn)行拆包，然后讀取信息。
網(wǎng)絡(luò)建立連接有個(gè)三次握手協(xié)議，通俗講，小時(shí)候你出去玩了，你很餓，你就喊媽媽，問媽媽飯最好了嗎，你媽媽說好了，你說可以過去吃飯嗎，媽媽說可以了，這樣你才能回家吃飯。計(jì)算機(jī)通信也是這樣。
如下圖，A向B請求，B收到后應(yīng)答給A，然后A收到B的應(yīng)答信息后再繼續(xù)應(yīng)答B(yǎng), B收到后雙方建立連接。 注意：后面我們程序的非對稱加密協(xié)議和網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接一樣類似，后面我會講到。
當(dāng)我的連接建立時(shí)我通常開始主機(jī)A的封包和主機(jī)B的解包，當(dāng)然解包是封包的逆過程，通常稱為完整的一次連接。
這里我們還需要知道兩個(gè)概念DNS和ARP
- DNS
提供域名解析服務(wù)將URL中的域名解析成IP地址 - ARP
將IP地址解析成MAC地址
通過今天的學(xué)習(xí)，我們可以大概了解下TCP/IP的架構(gòu)分布和傳輸協(xié)議，以及網(wǎng)絡(luò)通訊的術(shù)語和各自功能，包括幾種連接方式，其建立成功連接需要的必要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，曾經(jīng)記得有次面試
遇到了有關(guān)網(wǎng)絡(luò)的面試題，有可能面試官懂點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，想來虐虐我，最后沒想到我從頭講到尾，但遺憾的是我還是未被錄取。在下面的幾篇文章中，我大致會給大家介紹下網(wǎng)絡(luò)分布拓?fù)浜?br>
網(wǎng)絡(luò)安全知識和數(shù)據(jù)加解密的有關(guān)知識，但只限于作為程序員來講方面的知識。歡迎閱讀。
