網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識

OSI七層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

OSI簡稱Open System Intercnnect，開放式系統(tǒng)互聯(lián)，是一個(gè)國際互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)制定的一個(gè)組織

• 應(yīng)用層

  • 實(shí)際應(yīng)用場景，比如 瀏覽器、文件傳輸、電子郵件、文件服務(wù)、虛擬終端等；

  • http、FTP、ssh等

• 表示層

  • 用于數(shù)據(jù)的格式化，讓不同應(yīng)用之間能夠統(tǒng)一兼容，比如，ASCII、UTF-8等

• 會話層

  • 用于建立、斷開會話連接等；比如服務(wù)端和客戶端之間是1對多關(guān)系，服務(wù)端就需要跟客戶端建立多個(gè)會話連接；例如Socket

• 傳輸層

  • 用于解決兩個(gè)終端之間數(shù)據(jù)如何傳輸問題；TCP、UDP

• 網(wǎng)絡(luò)層

  • 用于解決在網(wǎng)絡(luò)中定位終端問題，路由器的功能；比如IP

• 數(shù)據(jù)鏈路層

  • 用于包裝Mac地址等信息形成幀數(shù)據(jù)，根據(jù)MAC地址查找目標(biāo)設(shè)備，檢查數(shù)據(jù)錯(cuò)誤問題等，數(shù)據(jù)單位是幀；交換機(jī)的作用

• 物理層

  • 用于將兩臺設(shè)備通過網(wǎng)線連接起來，將比特流二進(jìn)制數(shù)據(jù)中1、0轉(zhuǎn)換為光電信號；比如網(wǎng)線

【TCP/IP】四層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

• 應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、網(wǎng)絡(luò)接口層

• TCP/IP協(xié)議是美國國防部發(fā)明的，相比七層架構(gòu)：

  • TCP/IP中的應(yīng)用層相當(dāng)于七層架構(gòu)中的應(yīng)用層、表示層、會話層

  • TCP/IP中的網(wǎng)絡(luò)接口層相當(dāng)于七層架構(gòu)中的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層

  • TCP/IP是一系列協(xié)議簇，而OSI七層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是一種網(wǎng)絡(luò)模型

IP地址和MAC地址、端口區(qū)別

• IP地址主要作用于網(wǎng)絡(luò)層，主要用于在外網(wǎng)中，通過網(wǎng)關(guān)定位目標(biāo)設(shè)備；

• 而MAC地址主要用于數(shù)據(jù)鏈路層，用于內(nèi)網(wǎng)中定位具體的設(shè)備

• 端口是用于在同一臺設(shè)備中，區(qū)分不同應(yīng)用

TCP/UDP區(qū)別

• TCP是一種可靠的傳輸方式，它連接時(shí)需要經(jīng)歷三次握手，斷開連接時(shí)需要經(jīng)歷四次揮手，確保傳輸過程中信息準(zhǔn)確傳輸?shù)侥康牡?#xff1b;缺點(diǎn)是傳輸速率慢

• UDP是不可靠的傳輸方式，發(fā)送完數(shù)據(jù)不管對方有沒有接收到，效率高，速度快

TCP三次握手、四次揮手

• 三次握手：

  • 客戶端向服務(wù)端發(fā)起TCP連接請求，發(fā)送ACK報(bào)文

  • 服務(wù)端收到請求后，準(zhǔn)備好連接資源，回復(fù)SYN報(bào)文

  • 客戶端收到信息后，再次發(fā)送ACK報(bào)文給服務(wù)端，表示收到消息并準(zhǔn)備好連接

    • 服務(wù)端第二次收到客戶端ACK報(bào)文后就開始正式與客戶端建立TCP連接

    • 之所以要三次握手而不是兩次，是為了避免服務(wù)端這邊準(zhǔn)備好連接資源后，客戶端又出現(xiàn)意外停止連接，造成服務(wù)端資源浪費(fèi)

• 四次揮手：

  • 客戶端發(fā)送SYN報(bào)文給服務(wù)端請求斷開TCP連接

  • 服務(wù)端回復(fù)ACK報(bào)文告訴客戶端進(jìn)入等待狀態(tài)

  • 服務(wù)端在一段時(shí)間后再次發(fā)送SYN報(bào)文通知客戶端可以斷開連接了

  • 客戶端接收到通知后，再次發(fā)送ACK報(bào)文給服務(wù)端，表示準(zhǔn)備好斷開連接了

    • 服務(wù)端接收到報(bào)文后就斷開TCP連接回收資源

    • 客戶端在發(fā)送完最后一次報(bào)文后并不會立刻斷開連接并回收資源，這是為了防止服務(wù)端在一段時(shí)間內(nèi)沒有接收到客戶端發(fā)送過去的報(bào)文，會再次重復(fù)發(fā)送，這時(shí)候客戶端就需要再次回復(fù)ACK報(bào)文通知服務(wù)端關(guān)閉連接

    • 之所以需要四次而不是三次，是因?yàn)榭蛻舳送ㄖ?wù)端關(guān)閉TCP連接時(shí)，可能當(dāng)時(shí)還有傳輸任務(wù)沒有結(jié)束，所以服務(wù)端會要求客戶端等待一段時(shí)間，等數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)都完成后再通知客戶端斷開連接

Socket和WebSocket

• WebSocket和HTML一樣是應(yīng)用層協(xié)議，它最早出現(xiàn)在HTML5中，主要用于解決HTML只能單向通信問題，后面各種主流語言都有WebSocket相應(yīng)實(shí)現(xiàn)

• 而Socket不是協(xié)議，它是一組接口，用于方便應(yīng)用層使用TCP/UDP建立連接，它介于應(yīng)用層和傳輸層之間

• Llinux中的Socket則是在服務(wù)端和客戶端各自維護(hù)一個(gè)文件，當(dāng)建立連接后，可以寫入自己文件后供對方讀取或者讀取對方文件中的內(nèi)容，斷開連接后則關(guān)閉文件

優(yōu)化方向：

• 減少網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)大小

  • 使用gzip壓縮數(shù)據(jù)=》“Content-Encoding”:“gzip”

  • 使用protobuffer序列化/反序列化數(shù)據(jù)；

    • 采用二進(jìn)制格式，相比json序列化和反序列化速度更快；但是數(shù)據(jù)可讀性差，使用相對復(fù)雜

• 減少網(wǎng)絡(luò)請求次數(shù)

  • 將需要上傳或者下載的多份數(shù)據(jù)合并成一次網(wǎng)絡(luò)請求

  • 使用socket發(fā)起http請求，復(fù)用http/tcp連接，避免多次頻繁創(chuàng)建和銷毀連接

    • okhttp就是使用了socket復(fù)用，socket建立連接后會緩存起來供下次使用,提高網(wǎng)絡(luò)請求效率

• 其他方面優(yōu)化

  • 發(fā)起網(wǎng)絡(luò)請求時(shí)直接用IP地址代替網(wǎng)址，因?yàn)榫W(wǎng)址轉(zhuǎn)IP地址需要經(jīng)過DNS解析