• 一.楔子
• 二.软件开发的架构
  • 1.C/S架构
  • 2.B/S架构
  • 3.面试题
• 三.网络基础
  • 1.基础知识
• 四.OSI七层协议
  • 1.物理连接层
  • 2.数据链路层
    • 以太网协议ethernet
    • 数据帧
  • 3.网络层
    • 3.1 IP协议
    • 3.2 数据包(packet)
  • 4.传输层
    • 4.1 常用的熟知端口号
    • 4.2 TCP协议
      • TCP协议的三次握手与四次挥手
    • 4.3 UDP协议
    • 4.4 数据段(segment)
  • 5.应用层

一.楔子

你现在已经学会了写python代码，假如你写了两个python文件a.py和b.py，分别去运行，你就会发现，这两个python的文件分别运行的很好。但是如果这两个程序之间想要传递一个数据，你要怎么做呢？

这个问题以你现在的知识就可以解决了，我们可以创建一个文件，把a.py想要传递的内容写到文件中，然后b.py从这个文件中读取内容就可以了。

但是当你的a.py和b.py分别在不同电脑上的时候，你要怎么办呢？

类似的机制有计算机网盘，qq等等。我们可以在我们的电脑上和别人聊天，可以在自己的电脑上向网盘中上传、下载内容。这些都是两个程序在通信。

二.软件开发的架构

我们了解的涉及到两个程序之间通讯的应用大致可以分为两种：

第一种是应用类：qq、微信、网盘、优酷这一类是属于需要安装的桌面应用

第二种是web类：比如百度、知乎、博客园等使用浏览器访问就可以直接使用的应用

这些应用的本质其实都是两个程序之间的通讯。而这两个分类又对应了两个软件开发的架构～

1.C/S架构

client(客户端)---------------------网络---------------------->server(服务端)

一般情况下客户端与服务端交互需要互联网 但是有些不需要(因为客户端和服务端都在一台计算机上)

c:client：客户端(用户),客户端可以有多个!!!
s:server：服务端(饭店中的工作人员),针对于一款软件来说，服务端就有一个

2.B/S架构

browser(浏览器)---------------------网络---------------------->server(服务器/端)

b:browser：浏览器 ------> 浏览器本身也是客户端（万能的客户端）
s:server：服务端(饭店中的工作人员)
本质上B/S架构也是C/S架构!!!

3.面试题

数据放在服务端和客户端的利与弊？
● 服务端统一处理有更好的安全性和稳定性而且升级比较容易，不过服务器负担就增加了。
● 客户端将负担分配到每个用户，从而可以节约服务器资源，安全性和稳定性可能会有一定的问题，但是升级比较麻烦，每个安装的客户端程序都需要升级，另外为了节省网络资源，通过网络传输的数据应该尽量减少！

1.客户端到浏览器的演变
客户端中存在的问题：用户向使用软件就必须下载客户端使用，当用户下载的客户端足够多的时候，电脑就有可能会受到影响，在有就是客户要不断的下载，很不方便
浏览器的诞生：由于客户端存在的问题，随着互联网的兴起，就有人站出来开发出一款浏览器，其实，浏览器就是一个万能客户端, 或者叫超级客户端

2. 服务端所具备的特征：

• 24小时不间断对外提供服务
• 服务端要有个公网IP，即固定的地址
• 能够服务多个客人(高并发)

'''
C/S架构
	优势:不同公司的客户端由不同公司独立开发，可以高度定制化客户端功能
	劣势:需要下载才能使用
B/S架构
	优势:不用下载直接访问
	劣势:无法高度定制化，并且需要遵守很多规则
'''

三.网络基础

1.基础知识

我们开发的软件都是基于网络传输的，我们现在搞清楚的是网络知识

1. 什么是网络？

• 网络又称之为信息高速公路
• 上网的本质：上传和下载数据的过程!!!
• 最开始的时候，网络是一个个的局域网，世界上的其他电脑不能通信的，后来，把世界上其他电脑互通起来，这就是现在的互联网
• 网络的组成部分：物理链接设备(硬件)(网线，交换机，路由器等)+互联网通信协议(计算机的规则)
• 连接两台计算机之间的 Internet 实际上就是一系列统一的标准，这些标准称之为互联网协议，互联网的本质就是一系列的协议，总称为“互联网协议”(Internet Protocol Suite)。

2. 网络有什么好处
   方便数据传输

3. 什么是网络编程
   基于网络编写代码，能够实现数据的远程交互
   实现数据的远程交互必备的基础条件是物理连接介质

4.学习网络编程的目的
能够开发cs架构的软件

四.OSI七层协议

互联网的本质就是一系列的网络协议，这个协议就叫OSI协议（一系列协议），按照功能不同，分工不同，人为的分层七层。实际上这个七层是不存在的。没有这七层的概念，只是人为的划分而已。区分出来的目的只是让你明白哪一层是干什么用的。

• 每一层都运行不同的协议。协议是干什么的，协议就是标准。
  实际上还有人把它划成五层、四层。
  七层划分为：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。（记忆：应、表、会、传、网、数、物）
  五层划分为：应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。
  四层划分为：应用层、传输层、网络层、网络接口层。

首先，用户感知到的只是最上面一层应用层，自上而下每层都依赖于下一层，所以我们从最下一层开始切入，比较好理解

每层都运行特定的协议，越往上越靠近用户，越往下越靠近硬件

接收网络消息 数据由下往上传递
发送网络消息 数据由上往下传递

• 每层运行常见的物理设备
  

1.物理连接层

物理层功能：主要用于确保计算机之间的物理连接介质，接收数据(bytes类型、二进制数据)

基于电器特性负责发送高低电频，高电压对应数字1，低电压对应数字0 ：(11)1010111010101010101

单纯的发送高低电频是没有意义的，需要进行分组，来表示不同的意思。分组是谁干的活呢？物理层干不了，这个是数据链路层干的。

2.数据链路层

数据链路层的功能：定义了电信号的分组方式

以太网协议ethernet

• 规定了计算机在出厂的时候都必须有一块网卡，网卡上有一串数字。该数字相当于是计算机的身份证号码是独一无二的
• 该数字的特征:12位16进制数据。前6位产商编号，后6位流水线号
• 该数字也称为:以太网地址/MAC地址

数据帧

ethernet规定：一组电信号构成一个数据报，叫做’帧’，每一数据帧分成：报头head和数据data两部分
● head包含：(固定18个字节)
○ 发送者／源地址，6个字节
○ 接收者／目标地址，6个字节
○ 数据类型，6个字节
● data包含：(最短46字节，最长1500字节)

● 数据报的具体内容：head长度＋data长度＝最短64字节，最长1518字节，超过最大限制就分片发送

Mac地址
head中包含的源和目标地址由来：ethernet规定接入internet的设备都必须具备网卡，发送端和接收端的地址便是指网卡的地址，即Mac地址
Mac地址：每块网卡出厂时都被烧制上一个世界唯一的Mac地址，长度为48位2进制，通常由12位16进制数表示（前六位是厂商编号，后六位是流水线号）

3.网络层

3.1 IP协议

规定了所有接入互联网的计算机都必须有一个IP地址,类似于身份证号
mac地址是'物理地址'可以看成永远无法修改
IP地址是动态分配的，不同的场所IP是不同的

• IP地址特征
  IPV4:点分十进制,0.0.0.0 --------->255.255.255.255
  IPV6:点分十六进制
• 如何查看自己电脑的IP地址
  cmd---->ipconfig(Windows系统)，ifconfig(Mac系统或者Linux系统)
• 网络的划分：广域网，局域网
  其实一个IP地址可以定位一个局域网，一个mac地址(物理地址)定位局域网中得一台计算机。ip+mac地址可以定位一个局域网中得唯一一台计算机。其实，其实根本不需要mac地址，只需要一个IP地址就能确定，为什么呢？是因为有一个arp协议，专门负责把IP地址解析成mac地址，也就说有了IP地址，就有了mac地址。所以，一个IP可以定位到世界范围内独一无二的一台计算机

3.2 数据包(packet)

4.传输层

传输层的由来：网络层的IP帮我们区分子网，以太网层的Mac帮我们找到主机，然后大家使用的都是应用程序，你的电脑上可能同时开启qq，暴风影音，等多个应用程序。
那么我们通过IP和Mac找到了一台特定的主机，如何标识这台主机上的应用程序，答案就是端口，端口即应用程序与网卡关联的编号。
传输层功能：建立端口到端口的通信
一台电脑上的端口分配有：0-1024之间的端口默认是系统使用的，我们不要使用，如果使用，就有可能端口冲突。1024-8000之间的端口，一般是常用软件的端口。以后我们自己开发的软件，端口最后使用8000之后的。
ip+port:定位世界范围内独一无二的一台计算机正在运行的一个应用程序

4.1 常用的熟知端口号

4.2 TCP协议

TCP与UDP都是用来规定数据交互方式的

TCP协议也称为是可靠协议。为什么说可靠呢？(数据不容易丢失)：TCP协议数据传输的时候，建立双向管道，造成数据不容易丢失的原因不是因为有双向通道,而是因为有'反馈机制'，给对方发消息之后会保留一个副本,直到对方回应消息收到了才会删除，否则会在一定的时间内反复发送。

基于以上，我们也称TCP协议为流式协议，像流水一样

TCP协议的三次握手与四次挥手

TCP协议的三次握手

● 最开始的时候客户端和服务器都是处于CLOSED状态。主动打开连接的为客户端，被动打开连接的是服务器。

1. TCP服务器进程先创建传输控制块TCB，时刻准备接受客户进程的连接请求，此时服务器就进入了LISTEN（监听）状态；
2. TCP客户进程也是先创建传输控制块TCB，然后向服务器发出连接请求报文，这是报文首部中的同部位SYN=1，同时选择一个初始序列号 seq=x ，此时，TCP客户端进程进入了 SYN-SENT（同步已发送状态）状态。TCP规定，SYN报文段（SYN=1的报文段）不能携带数据，但需要消耗掉一个序号。
3. TCP服务器收到请求报文后，如果同意连接，则发出确认报文。确认报文中应该 ACK=1，SYN=1，确认号是ack=x+1，同时也要为自己初始化一个序列号 seq=y，此时，TCP服务器进程进入了SYN-RCVD（同步收到）状态。这个报文也不能携带数据，但是同样要消耗一个序号。
4. TCP客户进程收到确认后，还要向服务器给出确认。确认报文的ACK=1，ack=y+1，自己的序列号seq=x+1，此时，TCP连接建立，客户端进入ESTABLISHED（已建立连接）状态。TCP规定，ACK报文段可以携带数据，但是如果不携带数据则不消耗序号。
5. 当服务器收到客户端的确认后也进入ESTABLISHED状态，此后双方就可以开始通信了。

TCP协议的四次挥手

● 数据传输完毕后，双方都可释放连接。最开始的时候，客户端和服务器都是处于ESTABLISHED状态，然后客户端主动关闭，服务器被动关闭。

1. 客户端进程发出连接释放报文，并且停止发送数据。释放数据报文首部，FIN=1，其序列号为seq=u（等于前面已经传送过来的数据的最后一个字节的序号加1），此时，客户端进入FIN-WAIT-1（终止等待1）状态。 TCP规定，FIN报文段即使不携带数据，也要消耗一个序号。
2. 服务器收到连接释放报文，发出确认报文，ACK=1，ack=u+1，并且带上自己的序列号seq=v，此时，服务端就进入了CLOSE-WAIT（关闭等待）状态。TCP服务器通知高层的应用进程，客户端向服务器的方向就释放了，这时候处于半关闭状态，即客户端已经没有数据要发送了，但是服务器若发送数据，客户端依然要接受。这个状态还要持续一段时间，也就是整个CLOSE-WAIT状态持续的时间。
3. 客户端收到服务器的确认请求后，此时，客户端就进入FIN-WAIT-2（终止等待2）状态，等待服务器发送连接释放报文（在这之前还需要接受服务器发送的最后的数据）。
4. 服务器将最后的数据发送完毕后，就向客户端发送连接释放报文，FIN=1，ack=u+1，由于在半关闭状态，服务器很可能又发送了一些数据，假定此时的序列号为seq=w，此时，服务器就进入了LAST-ACK（最后确认）状态，等待客户端的确认。
5. 客户端收到服务器的连接释放报文后，必须发出确认，ACK=1，ack=w+1，而自己的序列号是seq=u+1，此时，客户端就进入了TIME-WAIT（时间等待）状态。注意此时TCP连接还没有释放，必须经过2∗ *∗MSL（最长报文段寿命）的时间后，当客户端撤销相应的TCB后，才进入CLOSED状态。
6. 服务器只要收到了客户端发出的确认，立即进入CLOSED状态。同样，撤销TCB后，就结束了这次的TCP连接。可以看到，服务器结束TCP连接的时间要比客户端早一些。

面试题
1.洪水攻击
同一时间有大量的客户端请求建立链接,会导致服务端一致处于SYN_RCVD状态
很难避免，可以慢慢提升上限
降低洪水攻击带来的影响：在中间设置一个缓冲池(半连接池)，当所有人来了后，先在缓冲池中排队。例如：只留10个人排队，剩下的全部驳回，这10个人一个一个建链接'''面试题（并发中也有方法解决）'''
2.服务端如何区分客户端建立链接的请求
可以对请求做唯一标识(seq=x,用不一样的英文字母来区分)
3.四次不能合并为三次
因为中间需要确认消息是否发完(TIME_WAIT状态->等待状态)

4.3 UDP协议

也称之为数据报协议、不可靠协议
不会建立双向链接。如果使用UDP协议，客户端只负责发送数据，至于对方收到没收到，不关心

4.4 数据段(segment)

5.应用层

应用层相当于是程序员自己写的应用程序 里面的协议非常的多

1. 如果是客户端程序，协议想用什么就用什么，因为客户端是我们自己写的
2. 如果是浏览器，协议就不能随意用了，就要按照浏览器规定的协议，因为浏览器不是我们自己写的，

http协议
浏览器使用的协议：http协议，默认端口号：80
http://www.baidu.com:80/v2/api/?login
解析：
https: -- 协议
// ----- 分隔符
www.baidu.com: -- 域名
80 --- 端口，此时的80可省略
v2/api --- 路径
?login --- ?参数,放在?后面的都是参数
https: http + ssl证书
http和https的区别
1. https更加安全,密文传输数据
2. http不安全,明文传输数据
3. https协议监听的默认端口是：443