怎么做网站弹窗通知,网站域名需icp备案吗,网站首页页面设计多少钱,newsletter wordpress文章目录 引言一、OSI七层模型二、TCP/IP参考模型三、网络协议的概念和作用四、TCP/IP参考模型每层详细介绍1.物理层2.数据链路层1. 基本概念2.MAC地址3.ARP协议 3. 网络层1. 基本概念2.ip协议3.子网掩码 4. 传输层1. 基本概念2. 协议3. TCP#xff08;三次握手四次挥手#… 文章目录 引言一、OSI七层模型二、TCP/IP参考模型三、网络协议的概念和作用四、TCP/IP参考模型每层详细介绍1.物理层2.数据链路层1. 基本概念2.MAC地址3.ARP协议 3. 网络层1. 基本概念2.ip协议3.子网掩码 4. 传输层1. 基本概念2. 协议3. TCP三次握手四次挥手4. UDP 5.应用层1. 基本介绍2.URI和URL3. http协议1. 基本介绍2. 请求报文3. 响应报文 4.DNS服务器1. 基本概念2. 域名3. DNS解析域名的过程 5. DHCP6. 在浏览器地址栏里输入一个URL,到这个页面呈现出来中间会发生 总结 引言
计算机网络是我们日常生活中无法分割的一部分它让我们能够实现互联互通快速传输数据并在各个领域取得了巨大的成就。而要实现这种高效的通信网络协议就变得至关重要。网络协议是计算机之间进行通信的规则和约定它们确保了数据能够在网络中顺畅传输。在网络协议中5层网络协议被广泛使用它是一种将整个网络通信过程分成5个层次的体系结构。每个层次负责不同的任务相互之间相互协作最终实现了高效的数据传输。本文将深入介绍5层网络协议的概念、功能与作用带您一探网络协议的奥秘。
一、OSI七层模型
OSIOpen Systems Interconnection模型是一种网络通信协议的理论参考模型用于描述和规划计算机系统中不同层次的通信功能。它由国际标准化组织ISO于1984年发布是一个标准的网络通信架构。
OSI模型将网络通信划分为七个不同的层次每个层次都负责特定的功能和任务并通过接口与上下层进行通信。以下是对每个层次的详细介绍 物理层Physical Layer物理层负责传输比特流即通过物理媒介传输电压、电流或光信号。它定义了电缆类型、接口规范、传输距离等。 数据链路层Data Link Layer数据链路层负责将物理层提供的比特流划分为数据帧并处理错误检测和纠正。它定义了帧格式、MAC地址等。 网络层Network Layer网络层负责数据的路由和转发以及地址解析和逻辑编址。它定义了IP地址、路由协议等。 传输层Transport Layer传输层提供端到端的可靠传输和数据分段的功能。它定义了传输协议如TCP和端口号等。 会话层Session Layer会话层负责建立、管理和终止两个应用程序之间的会话连接。它定义了会话控制机制和同步规则。 表示层Presentation Layer表示层处理数据的格式转换、加密和解密以确保不同系统之间的数据兼容性。它定义了数据压缩、加密和格式转换等。 应用层Application Layer应用层提供网络服务和应用程序之间的接口以满足用户的具体需求。它定义了许多应用层协议如HTTP、FTP和SMTP等。 ------------------------7 | Application Layer |------------------------------------------------6 | Presentation Layer |------------------------------------------------5 | Session Layer |------------------------------------------------4 | Transport Layer |------------------------------------------------3 | Network Layer |------------------------------------------------2 | Data Link Layer |------------------------------------------------1 | Physical Layer |------------------------每个层次独立工作只与相邻层次交换信息而不涉及其他层次的具体实现细节。这种分层的设计使得网络协议的开发、维护和升级更加简化和可靠。此外由于每个层次的功能和责任明确不同厂商可以独立开发和实现特定的层次从而促进了网络技术的快速发展和互通性。
二、TCP/IP参考模型
TCP/IP参考模型是一种将TCP/IP协议栈划分为不同层级的模型用于解释和描述网络通信中各个层级的功能与作用。它是互联网通信协议族的基础也是广泛使用的网络协议。
TCP/IP参考模型一般分为五个层级从上到下分别是应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。每个层级都有不同的功能和任务它们协同工作以实现数据从发送端到接收端的可靠传输。 应用层应用层是最靠近用户的一层负责处理网络应用程序之间的通信。它定义了一系列通信的标准和协议如HTTP、FTP和SMTP等。应用层的数据称为报文。 传输层传输层负责处理端到端的数据传输提供可靠的数据传输服务。它使用传输层协议如TCP和UDP将数据分割成适当的大小并在发送方和接收方之间进行传输。 网络层网络层负责进行网络间的数据通信通过IP协议提供寻址和路由的功能。它将数据打包成数据包通过网络传输到目的地。 数据链路层数据链路层负责在物理介质上传输数据包它将数据包转换为比特流并提供差错检测与纠正的功能。 物理层物理层定义了如何在物理媒介上传输数据比特流例如通过电缆、光纤或无线信号进行传输。
下图例表示数据从应用层到物理层的传输过程
------------------------------------
| 应用层 |
------------------------------------
| 发送数据 |
------------------------------------|
------------------------------------
| 传输层 |
------------------------------------
| TCP/UDP协议 |
| 分割数据 |
| 添加头部 |
| 端口号 |
| 检查差错 |
------------------------------------|
------------------------------------
| 网络层 |
------------------------------------
| IP协议 |
| 寻址 |
| 路由 |
| 打包成数据包 |
------------------------------------|
------------------------------------
| 数据链路层 |
------------------------------------
| 数据链路协议 |
| 转换为比特流 |
| 添加帧头和帧尾开始和结束标记 |
| 物理层传输 |
------------------------------------三、网络协议的概念和作用
网络协议是指计算机网络中通信设备和计算机之间进行数据通信时所遵循的规范和规则的集合。它定义了数据传输的格式、传输的步骤和控制信息等以确保在计算机网络中的各种设备和应用程序之间进行有效的通信。
网络协议的主要作用有 数据传输规范网络协议定义了数据在网络中的传输格式和结构确保不同设备之间可以正确地解析和处理数据。 网络连接管理网络协议定义了建立、维护和断开网络连接的方式包括握手过程、数据传输的流程控制和错误处理等。 数据安全性和验证网络协议可以提供数据的加密、认证和校验等机制保障数据的安全性和完整性。 网络资源管理网络协议可以定义和管理网络资源的分配和调度包括IP地址的分配、路由选择和带宽控制等。 服务质量保障网络协议可以定义和管理不同应用程序和服务的优先级、带宽分配和拥塞控制等以提供更好的服务质量。
总之网络协议是计算机网络通信的基础它提供了通信设备和计算机之间进行有效和可靠通信所需要的规范和规则。网络协议的正确实施和应用可以确保网络通信的正常运行和安全传输数据。
以下是TCP/IP模型中每层对应的协议
层级协议应用层HTTP、FTP、SMTP、Telnet、DNS传输层TCP、UDP网络层IP、ICMP、ARP链路层Ethernet、PPP
需要注意的是表格中只列举了每层对应的一些常见协议实际上每个层级包含更多的协议。
四、TCP/IP参考模型每层详细介绍
1.物理层
TCP/IP模型中的物理层是网络体系结构中的最底层负责实际的数据传输在网络媒介上传输比特流即0和1的电信号。它提供了将比特流转换成可传输的信号的物理接口。
物理层的主要职责包括 数据的编码和解码物理层将数字信号转换为模拟信号并且在接收端将传输的模拟信号解码为数字信号以确保正确的数据传输。 数据的传输方式物理层定义了用于在物理媒介上传输数据的方式可以是串行传输或并行传输。它还定义了信号的传输速率、带宽以及电压等参数。 物理连接的建立和拆除物理层负责在发送和接收设备之间建立和拆除物理连接以确保有效的数据传输。 物理媒介的接口标准物理层定义了连接设备的物理媒介如网线、光纤等的接口标准以保证不同设备之间的互操作性。 基本的传输设备物理层包括各种传输设备如中继器、集线器等用于放大和传输信号并增强网络的覆盖范围。
总的来说物理层的主要任务是提供一种可靠地传输比特流的机制为更高层的协议提供可靠的物理连接和传输媒介。
类比实际案例解释 可以将物理层的功能类比为邮寄系统。邮寄系统负责将书信或包裹从发件人传递给收件人并确保信件在传输过程中不损坏或遗失。在此类比中信件或包裹就相当于数据而发件人和收件人之间的邮寄系统就相当于物理层。物理层负责将信件或包裹封装好选择合适的包装材料和传输方式如邮寄方式、快递方式并确保传输过程中高效且可靠地将物品送到收件人手中同时提供跟踪和确认服务确保准确性。
2.数据链路层
1. 基本概念
数据链路层是TCP/IP模型中的第二层主要负责将网络层传输过来的IP数据报转换为可在物理链路上传输的比特流并确保信道传输的可靠性和数据的完整性。
数据链路层中的核心概念包括 媒体访问控制Media Access ControlMAC它定义了在共享介质上的多个设备之间进行数据传输的方法和规则以及设备的地址识别方法。常见的MAC协议有以太网中的CSMA/CD载波侦听多点接入/碰撞检测和无线局域网中的CSMA/CA载波侦听多点接入/碰撞避免。 逻辑链路控制Logical Link ControlLLC它提供了面向通信服务的接口使得上层的网络层可以透明地访问不同的物理介质。 帧封装数据链路层将从网络层接收到的数据报封装成帧在每个帧的头部和尾部添加控制信息比如同步位、帧起始与结束字符、校验码等以便接收方正确识别并解析出数据。
类比一个实际案例可以将数据链路层比喻为邮局的分拣与包装工作。邮局为了传递邮件在数据链路层的角色中它将邮件网络层数据报进行包装、贴上正确的地址MAC地址以及编号帧序列号然后封装成一个包裹帧并标注开始和结束标记以及其他控制信息。接收方的邮局会解析包裹检查地址是否正确然后将邮件递送给正确的收件人上层的网络层。
数据链路层的主要目的就是确保数据能够在物理链路上准确无误地传输并提供了一些机制来处理数据传输过程中可能出现的错误和重传的情况以保证可靠的数据传输。
2.MAC地址
MAC地址Media Access Control address又称物理地址或硬件地址是用于识别计算机网络设备的唯一标识符。每个网络设备如计算机、路由器、交换机、网络打印机等在制造时都会被分配一个唯一的MAC地址。
MAC地址由48位二进制数字组成通常以十六进制表示。它被分为6个组每个组包含8位或者16位二进制数。例如00-1A-2B-3C-4D-5E。
MAC地址由两部分组成全球唯一标识符OUI和设备唯一标识符NIC。OUI是由IEEEInstitute of Electrical and Electronics Engineers分配给每个制造商的3个字节标识符用于表示制造商的身份。NIC是由制造商自行分配的3个字节标识符用于标识制造商设备的唯一值。
MAC地址在计算机网络中起着至关重要的作用。在数据链路层当网络设备收到数据包时会使用目标MAC地址来确定数据是发送给自己的还是其他设备的并进行相应的处理。因此MAC地址主要用于数据包的寻址和传输控制。
MAC地址是全球范围内唯一的这意味着不同制造商的设备在出厂时MAC地址是不同的。并且MAC地址在设备的整个生命周期中都是固定不变的即使在网络环境中改变物理设备的位置或连接。
尽管MAC地址是唯一的但它仅在局域网LAN范围内有效。在跨越不同网络的情况下需要使用更高层次的地址例如IP地址。
需要注意的是MAC地址是可以被修改的这在某些特定情况下可能是必要的但一般情况下应该避免修改MAC地址以免导致网络通信问题。
3.ARP协议
ARPAddress Resolution Protocol是一种用于将IP地址映射为物理MAC地址的协议。在计算机网络中当一个主机需要发送数据给另一个主机时它需要知道目标主机的MAC地址。然而主机只能通过IP地址来寻址而不能直接使用MAC地址。
ARP协议的作用就是用于解决IP地址到MAC地址的映射关系。当一个主机想要发送数据给目标主机时首先它会检查本地的ARP缓存表ARP Cache这个缓存表会记录一些已知的IP地址和对应的MAC地址。
如果目标的IP地址没有在ARP缓存表中找到对应的MAC地址发送方主机就会发送一个广播ARP请求包ARP Request在局域网中广播给其他主机。这个ARP请求包包含了源主机的IP地址和MAC地址以及目的主机的IP地址。
当目标主机接收到ARP请求包后它会检查自己的IP地址是否与目标IP地址匹配。如果匹配目标主机会发送一个单播ARP响应包ARP Reply给源主机包含自己的IP地址和MAC地址。
当源主机收到ARP响应包后它会将目标主机的IP地址和MAC地址添加到ARP缓存表中以便以后的通信使用。
总结来说ARP协议就是通过广播和相应的ARP请求和响应包来确定目标主机的MAC地址以便能够建立起IP地址与MAC地址的映射关系从而实现数据包的正确传递。
3. 网络层
1. 基本概念
网络层是TCP/IP模型中的第三层负责在不同网络间进行路由和转发数据包。它的主要功能包括 IP 地址分配、路由选择和数据分组的转发。
类比实际案例可以想象网络层就像是一个邮递局系统。当一个人需要向另一个城市的朋友寄信时他首先写下朋友的地址IP地址然后将信交给自己当地的邮递局。邮局系统的工作就是负责将这些信件分发到不同的城市确保它们能够按照正确的路径到达目的地。
在这个例子中网络层就扮演着邮局系统的角色。它的具体工作包括 IP 地址分配网络层负责向每个设备分配唯一的 IP 地址。就像邮局系统会给每个人分配一个独特的地址一样网络层为连接到网络的设备分配唯一的 IP 地址以便它们可以互相识别和通信。 路由选择网络层通过使用路由协议决定数据包在不同网络之间的传输路径。就像邮局系统根据邮编系统为信件选择最佳路由一样网络层使用路由协议确定数据包在不同网络之间传输的最佳路径。 数据分组与转发网络层将上层传输层提供的数据分割成较小的数据包也称为数据分组并将它们添加到网络层头部的数据包头中。这些数据包会根据网络层中的路由表通过合适的网络节点进行转发以确保数据包以正确的路径到达目的地。
通过上述流程网络层起到了连接不同网络的功能使得整个网络理论上能够无缝通信。网络层的工作可以帮助实现数据的分发、转发和路由选择确保数据的准确传输和到达目标的网络服务。
2.ip协议
IP协议是指互联网传输协议Internet Protocol它是计算机网络中最为重要的协议之一。IP协议使用一种分组交换数据的方式来实现网络通信它定义了数据在网络中传输的格式、规则和机制。
IP协议主要负责两个重要的功能寻址和路由。寻址指的是通过IP地址来唯一标识在网络中的设备或主机通过IP地址可以将数据发送到目标设备。路由指的是根据目标IP地址选择合适的路径将数据包传输到目标设备的过程。
IP协议采用的是无连接的通信方式这意味着每个数据包在传输的时候是独立的没有建立长久的连接。数据包在传输过程中可能经过多个网络节点这些节点根据路由表来选择传输的路径。IP协议负责将数据包从源地址传输到目标地址但不保证数据包按顺序到达、不丢失和不重复这些问题需要在更高层的协议如TCP中解决。
IP协议使用了32位的IP地址来标识设备或主机IPv4采用点分十进制表示法如192.168.0.1而IPv6采用128位的地址空间如2001:db8:0:1234:0:567:8:1。除了IP地址之外IP协议还定义了其他的字段如版本、首部长度、服务类型、总长度、标识、标志、片偏移、生存时间、协议、首部校验和、源IP地址和目标IP地址等。
IP版本IP地址格式IPv4四个十进制数每个数范围从0到255用点分隔例如192.168.0.1IPv6八组四位十六进制数每组之间使用冒号分隔例如2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334
IPv4地址由32位二进制数组成通常以点分十进制表示。每个十进制数表示8位二进制数的值。IPv4地址分为网络部分和主机部分其中网络部分表示网络的身份主机部分表示特定主机的身份。
IPv6地址由128位二进制数组成。为了减少冗余IPv6使用了缩写规则如去除前导0、连续的0组合、使用双冒号来表示一组0等。IPv6地址的增加是为了解决IPv4地址不足的问题。
IP协议是计算机网络中的核心协议它使得互联网的通信变得可能。通过IP协议不同类型的设备和主机能够互相交换数据和信息实现全球范围的互联网传输。
3.子网掩码
子网掩码是用于划分网络地址的一种方法。它以32位二进制数表示与IP地址结构相同。子网掩码通过指示IP地址中哪些位用于网络标识哪些位用于主机标识来划分网络。
在计算机网络中IP地址由网络地址和主机地址两部分组成。子网掩码将IP地址分成两个部分网络标识和主机标识。网络标识用于指示IP地址所在的网络而主机标识用于标识网络中的具体主机。子网掩码中的1位表示网络标识0位表示主机标识。
判断两个IP地址是否在同一个局域网中可以通过比较两个IP地址的网络标识部分是否相同来判断。具体步骤如下
获取两个IP地址的子网掩码。将两个IP地址和子网掩码进行逻辑与操作。比较结果如果两个IP地址与子网掩码进行逻辑与操作的结果相同则表示它们在同一个局域网中否则不在同一个局域网中。
例如假设有两个IP地址192.168.1.100和192.168.1.200子网掩码为255.255.255.0。将这两个IP地址和子网掩码进行逻辑与操作得到的结果如下
192.168.1.100与255.255.255.0进行逻辑与操作的结果为192.168.1.0 192.168.1.200与255.255.255.0进行逻辑与操作的结果为192.168.1.0
由此可见这两个IP地址与子网掩码进行逻辑与操作的结果相同因此它们在同一个局域网中。
需要注意的是如果两个IP地址的子网掩码不同那么即使它们的网络标识部分相同也不一定在同一个局域网中。因此在判断两个IP地址是否在同一个局域网中时除了比较网络标识部分还需要考虑子网掩码是否相同。
4. 传输层
1. 基本概念
计算机网络中的传输层是网络层次结构中的一个层面负责管理数据的传输和连接。传输层的主要功能是在源主机和目标主机之间提供端到端的通信服务。
传输层的主要任务包括 分段和重组传输层将应用层数据分成较小的数据块称为段并在目标主机上重组这些段以还原原始数据。这种分段和重组的过程可以解决网络传输中的大小限制和不可靠性问题。 端口标识传输层使用端口号来标识通信中的应用程序。每个应用程序可以使用唯一的端口号这样传输层可以将接收到的数据准确地传递给目标应用程序。 传输控制传输层通过实施差错检测和校正、流量控制和拥塞控制等机制确保数据的可靠传输。这些机制可以保证数据的完整性、按序传输和可靠性。 多路复用和多路分解传输层可以实现多个应用程序之间共享网络连接通过将多个应用程序的数据打包在一个传输层连接中进行传输然后在目标主机上将数据分解给各个应用程序。
一个类比的实际应用是邮寄服务。传输层可以被类比为邮局邮局负责管理和控制邮件的传输过程。具体而言邮局通过将邮件分成较小的信封分段和重组来解决邮件尺寸限制的问题。每个信封都有一个唯一的地址端口标识以确保邮件准确地发送给目标收件人。此外邮局还会提供差错检测和修复机制以保证邮件的完整性和可靠性。当多个人同时使用邮局时邮局可以通过多路复用和多路分解来处理不同人的邮件确保每个人都可以收到自己的邮件。
总之传输层就像是一个承载着数据分割、传输控制和连接管理的关键服务层。它通过各种机制确保网络传输的可靠性和可靠性。
2. 协议
在计算机网络中的传输层涉及以下网络协议
协议描述TCP传输控制协议Transmission Control Protocol是一种面向连接的协议提供可靠的数据传输。它通过序列号、确认和重传机制来确保数据的可靠性并通过滑动窗口机制来实现流量控制和拥塞控制。TCP是传输层中最常用的协议。UDP用户数据报协议User Datagram Protocol是一种无连接的协议不提供可靠性保证。它仅提供基本的数据传输功能并且传输效率较高。UDP适用于对实时性要求较高的应用如视频流和音频流传输。SCTP流控制传输协议Stream Control Transmission Protocol是一种面向消息的协议具有可靠性和消息完整性保证。SCTP支持多流传输、多宿主连接和可选有序传输。SCTP适用于要求可靠且有序数据传输的应用。
这些协议在计算机网络中的传输层发挥着不同的作用和功能提供了不同的数据传输方式和可靠性保证。在实际应用中根据应用程序的需求和网络环境的不同选择合适的传输层协议来进行数据传输。
除了以上几种协议还有一些其他的传输层协议如数据报传输协议Datagram Congestion Control ProtocolDCCP和传输层安全协议Transport Layer SecurityTLS等。这些协议在计算机网络中起到了不同的作用满足了不同应用的需求。
3. TCP三次握手四次挥手
TCPTransmission Control Protocol是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层协议。它是互联网协议栈中的一部分用于在网络中传输数据。
TCP协议主要作用是提供可靠的数据传输。它通过以下方式来保证数据的可靠性
为每个连接建立一个虚拟的通道确保数据按照正确的顺序传输。通过确认和重传机制来保证数据的可靠性。每次发送数据后接收方会发送一个确认消息给发送方如果发送方没有收到确认消息则会重新发送数据。提供流量控制机制防止发送方发送速度过快导致接收方无法处理。
TCP协议的工作过程如下
建立连接在传输数据之前发送方和接收方需要建立一个连接。连接的建立过程称为三次握手。发送方发送一个请求连接的消息接收方收到后回复一个确认消息发送方再回复一个最终确认消息。数据传输建立连接后发送方可以开始向接收方发送数据。数据包会按照指定的顺序传输并且接收方会发送确认消息给发送方。关闭连接数据传输完成后发送方和接收方可以关闭连接。关闭连接的过程称为四次挥手。发送方发送一个请求关闭连接的消息接收方回复一个确认消息然后接收方发送一个请求关闭连接的消息发送方再回复一个最终确认消息。
三次握手建立连接的过程如下
客户端向服务器发送一个SYN同步报文表示客户端请求建立连接。服务器接收到SYN报文后发送一个SYN ACK同步确认报文作为回应表示可以建立连接。客户端收到服务器的SYN ACK报文后再发送一个ACK确认报文表示客户端确认可以建立连接。 连接建立完成后双方可以进行数据传输。
客户端 服务器| || SYN报文发送 ||--------------------- || || SYN ACK报文发送 || ---------------------|| || ACK报文发送 ||--------------------- || 连接建立 || |四次挥手关闭连接的过程如下
客户端发送一个FIN结束报文表示客户端希望关闭连接。服务器接收到FIN报文后发送一个ACK报文作为回应表示确认连接关闭请求。服务器发送一个FIN报文表示服务器也希望关闭连接。客户端接收到服务器的FIN报文后发送一个ACK报文作为回应表示确认连接关闭。
客户端 服务器| || FIN报文发送 ||------------------------------ || || ACK报文发送 || ------------------------------- || || FIN报文发送 ||------------------------------ || || ACK报文发送 || ------------------------------- || 连接关闭 || |通过三次握手建立连接和四次挥手关闭连接TCP保证了数据传输的可靠性以及连接的正确建立和关闭。
-------- -----------
| 客户端 | | 服务器 |
-------- -----------| || SYN1seqx ||------------------------------|| || SYN1ACK1seqy, ackx1 ||------------------------------|| || ACK1seqx1, acky1 ||------------------------------|| || 请求连接建立 || || || FIN1seqx ||------------------------------|| || ACK1seqy, ackx1 ||------------------------------|| || 通知结束连接 || || FIN1ACK1seqy1, ackx ||------------------------------|| || ACK1seqx, acky1 ||------------------------------|| |总结来说TCP协议是一种可靠的传输协议通过建立连接、确认和重传机制以及流量控制来保证数据的可靠性。它是互联网中最常用的传输协议之一。
4. UDP
UDPUser Datagram Protocol是一种无连接的、不可靠的传输协议它用于在网络上发送数据报。与TCP不同UDP在传输数据之前不需要建立连接也不进行可靠性保证和数据验证。
UDP协议的工作方式如下
应用程序将数据封装成数据包Datagram并指定目标IP地址和端口号。数据包通过网络传输但不保证数据包的顺序、完整性或是否到达目的地。接收方应用程序通过网络接收到数据包。接收方应用程序根据数据包的源IP地址和端口号进行处理。应用程序提取出数据包中的数据并进行相应的操作。
UDP协议的特点包括
无连接性发送方不需要和接收方事先建立连接可以直接发送数据包。不可靠性发送方无法得知数据包是否到达目的地也无法保证数据包的顺序因此不适用于对数据传输的可靠性要求较高的场景。快速性由于无需建立连接和进行可靠性保证UDP的数据传输速度相对较快。简单性与TCP相比UDP的协议头部较小更简单因此在某些对网络开销较为敏感的应用中如实时视频传输、语音通信等UDP更为适合。
UDP常用于以下情况
实时应用如音视频传输、实时通信等因为UDP的快速性和简单性可以提供较低的延迟。广播和组播应用UDP可以将数据包同时发送给多个接收方。DNS解析域名解析中使用UDP发送请求。
需要注意的是由于UDP的不可靠性在某些情况下可能丢失部分数据包因此在重要的数据传输或对数据完整性要求较高的情况下建议使用TCP协议。
5.应用层
1. 基本介绍
应用层是计算机网络中最高层的一层它提供了网络应用程序与网络传输层之间的接口。应用层主要负责处理用户应用程序的通信服务使不同网络中的应用程序能够相互通信和交换数据。
应用层的主要工作包括以下几个方面 应用协议的定义应用层定义了应用程序之间交换数据的格式和规则例如HTTP、SMTP、FTP等协议这些协议描述了数据的结构、编码和传输方式以及通信的各种细节。 数据编码和格式转换应用层负责将应用程序生成的数据转换为适合在网络上传输的格式并在接收端将其转换为应用程序可识别的格式。例如将数据转换为ASCII码或Unicode编码或将音频、视频等数据转换为适合传输的格式。 数据分段和重组当数据量过大时应用层负责将数据进行分段并在接收端将分段的数据重组为完整的数据。分段可以提高传输效率同时确保数据的完整性。 数据传输控制应用层负责控制数据的传输包括传输的速度、安全性、可靠性等。例如通过建立多个并行的连接提高传输速率通过使用加密技术保证数据的安全性通过使用确认和重传机制保证数据的可靠传输。 用户认证和授权应用层可以提供用户认证和授权的服务确保只有合法的用户能够访问网络资源并控制用户的操作权限。这种服务一般通过用户名和密码等身份验证方式实现。
总之应用层是计算机网络中负责实现用户应用程序与网络传输层之间通信的关键一环它定义了应用程序的通信规则和格式并提供了数据传输控制、数据转换和处理等功能。
2.URI和URL
URI (Uniform Resource Identifier) 和 URL (Uniform Resource Locator) 都是用来标识并访问网络资源的方式。它们之间有一定的关系URI 是 URL 的一种特殊形式。下表展示了它们的解释和说明
词汇解释说明URIUniform Resource Identifier (统一资源标识符)用于标识和定位一个唯一的资源可以是网络上任何一种可访问的资源比如网页、文件等。URLUniform Resource Locator (统一资源定位器)是 URI 的一种具体形式它包含了指向特定资源的完整地址可以在浏览器中直接打开。格式URI 可以有多种不同的格式包括 URL、URN 等URL 是最常见的一种 URI 格式用于定位资源并指定资源的访问方式。用途用于标识和访问网络上的资源通过 URI 或 URL 可以准确地定位网络上的资源比如网页、图片、视频等。包含关系URL 是 URI 的一种具体实现是 URI 的子集URL 是一种特定格式的 URI即包含了资源的定位信息。因此所有的 URL 都是 URI但不是所有的 URI 都是 URL。示例http://www.example.com/index.html这是一个典型的 URL表示一个 HTTP 协议下的网站页面链接。file:///path/to/file.txt这也是一个 URL表示一个本地文件的路径。urn:isbn:0-486-27557-4这是一个 URN它用于唯一标识国际标准书号 (ISBN)。虽然是 URI 但不是 URL因为它没有指定访问该资源的具体方式如网络协议。
需要注意的是虽然 URI 和 URL 的概念有所区别但在实际使用中它们经常被混用URL 一词也常常用来泛指某个资源的唯一标识符。
URLUniform Resource Locator由以下部分组成 协议ProtocolURL的第一部分是协议用于指定客户端与服务器之间的通信协议。常见的协议有HTTP用于网页访问、HTTPS加密的网页访问、FTP文件传输协议等。示例http:// 域名Domain NameURL的第二部分是域名用于指定要访问的资源所在的服务器。域名由点.分隔的多个部分组成从右向左依次表示更高级的域名级别。示例www.example.com 端口号PortURL的第三部分是端口号用于指定服务器上正在监听的端口。如果没有明确指定将使用默认端口号。HTTP默认端口是80HTTPS默认端口是443。示例:8080 路径PathURL的第四部分是路径用于指定要访问的资源所在的路径或目录。路径可以是绝对路径以/开头或相对路径。示例/path/to/resource 查询参数Query ParametersURL的第五部分是查询参数用于向服务器传递额外的信息或请求参数。参数以?开头多个参数之间用分隔。每个参数由键值对组成键和值之间用连接。示例?param1value1param2value2 锚点AnchorURL的最后部分是锚点用于指定页面中的具体位置。锚点由#开头跟随一个特定的标识符。示例#section1
假设要访问网站上的一篇博客文章的URL为https://www.example.com/blog/article?id123#comments。
组成部分示例说明方案https://使用HTTPS协议进行网络通信域名www.example.com访问的网站域名为www.example.com端口号443默认使用HTTPS的默认端口号443路径/blog/article访问的资源路径为/blog/article查询参数?id123在URI中传递参数id的值为123片段标识符#comments定位到资源内部具体标识为comments的部分
3. http协议
1. 基本介绍
HTTPHypertext Transfer Protocol是一种用于传输超文本的应用层协议它是Web通信的基础。HTTP协议的主要工作是在客户端和服务器之间传输信息使客户端能够请求和接收服务器上的Web资源。
HTTP协议的工作方式是基于请求-响应模型。客户端发送包含请求的HTTP报文给服务器然后服务器发送包含响应的HTTP报文给客户端。请求报文包括请求方法、请求URIUniform Resource Identifier、协议版本、请求头部和请求数据等而响应报文则包括协议版本、状态码、响应头部和响应数据等。
HTTP协议具有以下特点 无连接每个请求-响应交互都是独立的服务器不会保存关于客户端的任何状态信息。这样有利于服务器处理多个客户端请求但也导致每次请求都需要建立新的连接增加了一定的开销。 无状态服务器不会保存之前请求的任何信息每个请求都是独立的。如果需要保持客户端状态可以借助Cookie等机制来实现。
HTTP协议的主要工作包括 建立连接客户端向服务器发起请求时需要先建立TCP连接。通过三次握手的过程在客户端和服务器之间建立可靠的通信链路。 发送请求客户端发送HTTP请求给服务器包括请求的方法GET、POST等、请求的URI和协议版本等。请求可能包含额外的头部信息和请求数据如请求的参数、Cookie等。 处理请求服务器接收到请求后根据请求的URI和方法等信息进行相应的处理如查询数据库、读取文件等。服务器可能会验证请求的合法性并生成响应数据。 发送响应服务器生成响应报文包括协议版本、状态码、响应头部和响应数据等。然后将响应发送给客户端。 接收响应客户端接收到服务器发送的响应报文后根据协议版本和状态码等进行解析。客户端可以获取响应的数据并进行相应的处理如解析HTML、渲染页面等。
HTTP协议在Web通信中起到了关键的作用它使得客户端能够与服务器进行交互并获取所需的Web资源。它定义了通信的规则和格式并提供了灵活的扩展机制使得Web应用能够快速、可靠地进行数据传输。
2. 请求报文
HTTP请求报文由请求行、请求头部和请求主体三部分组成。 请求行请求行包含请求方法、请求的URL和HTTP协议版本。常见的请求方法有GET、POST、PUT、DELETE等。例如 GET /index.html HTTP/1.1请求头部请求头部包含关于请求的附加信息以键值对的形式呈现。常见的请求头部有Host、User-Agent、Accept、Content-Type等。
请求头字段描述示例Host指定请求的服务器的域名和端口号Host: www.example.comUser-Agent标识发送请求的用户代理User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/88.0.4324.190 Safari/537.36Accept告诉服务器可以接受的响应内容类型Accept: text/html,application/xhtmlxml,application/xml;q0.9,image/webp,/;q0.8Accept-Language告诉服务器可接受的响应内容语言Accept-Language: en-US,en;q0.9Accept-Encoding告诉服务器可接受的响应内容的压缩方法Accept-Encoding: gzip, deflate, brConnection维持持久连接或关闭连接Connection: keep-aliveReferer告诉服务器发送请求的前一页URLReferer: http://www.example.com/page1.htmlCookie包含之前由服务器设置的cookieCookie: namevalue; name2value2Authorization用于身份验证的凭证信息Authorization: Basic QWxhZGRpbjpvcGVuIHNlc2FtZQContent-Type请求体的媒体类型Content-Type: application/jsonContent-Length请求体的字节数Content-Length: 348If-None-Match如果资源的ETag与请求头中指定的一致则返回304 Not ModifiedIf-None-Match: “686897696a7c876b7e”If-Match如果资源的ETag与请求头中指定的一致则进行请求处理If-Match: “686897696a7c876b7e”
例如
Host: www.example.com
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/90.0.4430.212 Safari/537.36
Accept: text/html,application/xhtmlxml,application/xml;q0.9,image/webp,image/apng,*/*;q0.8,application/signed-exchange;vb3;q0.9
Content-Type: application/json请求主体请求主体可选用于传输请求的数据例如表单数据或JSON数据。在POST请求中常见的请求主体就是要发送的数据。例如{username: example_user,password: 123456
}综合示例
POST /login HTTP/1.1
Host: www.example.com
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/90.0.4430.212 Safari/537.36
Accept: text/html,application/xhtmlxml,application/xml;q0.9,image/webp,image/apng,*/*;q0.8,application/signed-exchange;vb3;q0.9
Content-Type: application/json{username: example_user,password: 123456
}以上示例是一个使用POST方法向www.example.com的/login路径发送JSON数据的HTTP请求报文。
3. 响应报文
HTTP的响应报文是服务器向客户端返回的数据格式它由三部分组成响应行、响应头和响应体。下面对每个部分进行详细的介绍并举例说明。
响应行 响应行包含了响应的状态码和状态码的文本描述格式为“HTTP版本 状态码 状态码文本描述”。例如HTTP/1.1 200 OK
HTTP版本指明服务器所使用的HTTP协议的版本。状态码代表了请求的处理结果的状态。常见的状态码有 200请求成功404资源未找到500服务器内部错误
以下是常见的HTTP响应状态码表格说明
状态码状态码描述说明200OK请求成功201Created请求已成功处理并且已创建了一个新的资源204No Content请求已成功处理但响应报文中无返回内容301Moved Permanently资源的URL被永久移动到了另一个位置302Found资源的URL被临时移动到了另一个位置304Not Modified资源自从上次请求后未发生过修改可使用客户端缓存的版本400Bad Request客户端请求的语法错误或无法被服务器理解401Unauthorized请求缺乏有效的身份验证凭证403Forbidden服务器理解请求但拒绝执行操作权限不足或者对资源的访问被禁止404Not Found请求的资源在服务器上不存在500Internal Server Error服务器在执行请求时遇到了无法处理的错误503Service Unavailable服务器暂时无法处理请求一般为过载或维护
响应头 响应头包含了关于响应的一些补充信息格式为“名称: 值”。常见的消息报头有
Content-Type指明了响应正文的MIME类型。例如Content-Type: text/htmlContent-Length指明了响应正文的字节长度。例如Content-Length: 1024Server指明了服务器的软件信息。例如Server: Apache/2.4.29 (Unix)
响应体 响应体是服务器返回给客户端的实际数据它可以是文本、HTML、XML、JSON等格式。请求成功时响应正文会包含所请求资源的内容而出现错误时响应正文可能包含出错信息或者空白。
下面是一个简单的例子
HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/html
Content-Length: 1024
Server: Apache/2.4.29 (Unix)!DOCTYPE html
html
headtitleExample Page/title
/head
bodyh1Hello, World!/h1pThis is an example page./p
/body
/html在这个例子中状态行指明了响应的状态是200 OK消息报头指明了响应正文的MIME类型为text/html响应正文是一个简单的HTML页面。
4.DNS服务器
1. 基本概念
DNS服务器是一个专门用于域名系统DNS的服务器。它的主要功能是将域名解析成相应的IP地址并将网络请求路由到正确的服务器上。DNS服务器保存着域名和IP地址的对应关系当用户在浏览器中输入一个域名时DNS服务器会根据域名查询DNS解析记录并返回相应的IP地址给用户的计算机从而使用户能够访问目标网站。DNS服务器也可以进行其他功能如缓存DNS解析结果以提高解析速度、执行反向DNS解析等。
2. 域名
域名是指用于在互联网上标识和定位网站的字符串。它由多个部分组成包括顶级域名TLD、二级域名SLD和子域名Subdomain等。
以下是域名的组成及其说明
组成说明示例协议域名所使用的网络协议或协议组合http://或https://子域可选的域名部分blog.主域域名的主要部分example顶级域域名的最高级部分.com
例如对于URL “http://blog.example.com”其域名的组成如下
协议http://://子域blog.主域example顶级域.com
通过域名用户可以更容易地记住和访问网站而不需要记住复杂的IP地址。
以下是一些常见的顶级域名
顶级域名说明.com商业领域普遍用于商业网站.org非营利组织常用于非盈利性质的组织或个人.net网络常用于网络相关的网站.edu教育主要用于教育机构或学术机构.gov政府用于政府或政府机构.mil军事用于军事组织或军方机构.int国际组织用于国际性组织.info信息常用于提供信息的网站.biz商务用于商务相关的网站.name个人名称用于个人网站.pro专业人士常用于专业人士的网站.coop合作社常用于合作社或合作组织.museum博物馆用于博物馆相关的网站.aero航空运输业用于航空运输业.int网际常用于国际性的互联网机构.travel旅游用于旅游业相关的网站.jobs就业机会用于提供就业机会.mobi移动互联网用于移动互联网相关的网站.asia亚洲用于亚洲地区的网站.cat加泰罗尼亚语用于加泰罗尼亚语言的网站.eu欧洲联盟用于欧洲联盟成员国.tel电话号码用于电话号码相关的网站.xxx含有成人内容的网站.cn中国用于中国地区的网站
3. DNS解析域名的过程
域名系统DNS通过将域名解析为相应的IP地址来帮助计算机在互联网上定位其他计算机。以下是DNS通过域名查找IP地址的过程
用户在浏览器中输入一个域名例如www.example.com。本地计算机首先检查它的本地DNS缓存看看是否已经解析过这个域名。如果有它将返回对应的IP地址并跳到第6步。如果本地缓存没有相应的解析记录计算机将发送一个DNS查询到本地网络的DNS服务器。本地DNS服务器检查它的缓存如果没有相应的解析记录它将发起一个迭代查询开始解析这个域名。本地DNS服务器首先询问根域名服务器根域名服务器知道所有的顶级域名服务器的IP地址。根域名服务器告诉本地DNS服务器.com顶级域名服务器的IP地址。本地DNS服务器接着向.com顶级域名服务器发送一个查询请求。.com顶级域名服务器根据请求返回相应的权威域名服务器的IP地址。权威域名服务器是负责保存特定域名解析记录的服务器。本地DNS服务器在知道权威域名服务器的IP地址后发送一个查询请求给权威域名服务器。权威域名服务器检查自己的数据库找到对应的域名解析记录并将IP地址返回给本地DNS服务器。本地DNS服务器将IP地址存储在缓存中并将IP地址返回给用户的计算机。用户的计算机通过获取到的IP地址与目标计算机建立连接并开始进行通信。
5. DHCP
Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP)是一种网络协议用于自动分配IP地址、子网掩码、默认网关和DNS服务器的配置给连接到网络上的设备。
DHCP服务是在网络中提供自动IP地址分配和其他网络配置设置的服务。当设备连接到网络时它会向DHCP服务器发送请求DHCP服务器会为设备分配一个可用的IP地址并提供其他网络配置信息。这样设备就可以自动获得所需的网络配置而不需要手动配置。DHCP服务可以大大简化网络管理员的工作同时提供更方便和高效的网络管理。
DHCP服务的工作原理如下
设备加入网络时向网络中的DHCP服务器发送一个DHCP请求。DHCP服务器收到请求后在可用的IP地址池中分配一个可用的IP地址并将其回复给设备。设备收到DHCP服务器分配的IP地址并使用该地址进行网络通信。DHCP服务器还可以提供其他网络配置信息如子网掩码、默认网关和DNS服务器的IP地址等。设备接受到其他网络配置信息后可以根据配置信息进行网络设置以正常使用网络服务。
通过使用DHCP服务网络管理员可以更方便地管理整个网络而不需要手动为每个设备分配IP地址和其他网络配置。同时DHCP还支持IP地址的动态分配和租用可以在设备不再需要时将分配给它的IP地址回收以供其他设备使用。这使得网络中的IP地址使用更加高效。
总而言之DHCP服务是一种自动分配IP地址和其他网络配置的服务它提供了简化和高效的网络管理方式使设备能够更方便地连接到网络并使用网络服务。
6. 在浏览器地址栏里输入一个URL,到这个页面呈现出来中间会发生
以下是从输入URL到页面呈现的基本流程
用户在浏览器地址栏中输入URL统一资源定位符。浏览器通过URL解析出主机名例如 www.example.com。浏览器使用DNS域名系统解析器将主机名转换为IP地址该IP地址对应于服务器以便能够建立与服务器的连接。浏览器使用HTTP超文本传输协议建立与服务器的TCP传输控制协议连接。建立连接后浏览器发送一个HTTP请求到服务器该请求包含请求的资源例如网页、图像等的详细信息。服务器接收到请求后根据请求的资源生成相应的HTTP响应。服务器将HTTP响应发送回浏览器。浏览器接收到HTTP响应后解析响应并获取所请求资源的数据。浏览器将获取到的数据渲染为用户可见的页面。页面呈现完成后浏览器会继续解析页面上的其他资源例如脚本、样式表等并进行相应的处理。
整个过程涉及到多个步骤和技术包括URL解析、DNS解析、建立连接、发送请求、接收响应、解析和渲染等。这些步骤之间的具体实现可能因浏览器的不同而有所变化但基本流程是大致相同的。
总结
通过本篇文章的介绍我们对计算机网络中的五层网络协议有了更深入的了解。首先我们了解了网络协议的概念以及为什么需要将网络协议分为不同的层次。接着我们详细介绍了每一层网络协议的功能和作用从物理层到应用层每一层都扮演着重要的角色。我们了解了数据在每一层传输的方式以及相应的协议。同时我们也了解了网络协议的分层模型如OSI模型和TCP/IP模型并了解了它们之间的关系。最后我们讨论了网络协议在实际应用中的作用如网络安全和网络性能优化。通过学习五层网络协议我们对计算机网络的运行机制和原理有了更加深入的了解这对我们在网络相关的工作和学习中都非常有帮助。
