网络

OSI 模型

网络分层

OSI网络分层分为七部分，由上而下分别为：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。

各分层职责

• 应用层： 与其他计算机进行通讯的一个应用，它是对应应用程序的通信服务。如：TELNET、HTTP、FTP、NFS、SMTP等。
• 表示层：主要功能是定义数据格式及加密。
• 会话层：定义如何开始、控制和结束一个会话，包括对多个双向消息的控制和管理，以便在只完成了连续消息的一部分时可以通知应用，从而使表示层看到的数据是连续的，在某些情况下，如果表示层收到了所有的数据，则用数据代表表示层。例如: RPC，SQL等。
• 传输层：包括是否选择差错恢复协议还是无差错恢复协议，及在同一主机上对不同应用的数据流的输入进行复用，还包括对收到的顺序不对的数据包的重新排序功能。例如：TCP、UDP、SPX。
• 网络层：对端到端的包传输进行定义，它定义了能够标识所有节点的逻辑地址，还定义了路由实现的方式和学习的方式。为了适应最大传输单元长度小于包长度的传输介质，还定义了将一个包分解成更小的包的分段方法。例如：IP、IPX等。
• 数据链路层：定义在单个链路上如何传输数据。例如：ATM、FDDI等。
• 物理层：有关传输介质的特性，这些规范通常也参考了其他组织指定的标准。如：Rj45，802.3等。

TCP/IP 协议

网络分层

TCP/IP协议族按层次分别分为以下4层：应用层、传输层、网络层、数据链路层。

各分层职责

• 应用层：决定了向用户提供应用服务时通信的活动。
• 传输层：传输层对上层应用层，提供处于网络链接中的两台计算机之间的数据传输。
• 网络层（又称为网络互连层）：用来处理在网络上流动的数据包。数据包是网络传输的最小数据单位。该层规定了通过怎样的路径到达对方计算机，并把数据包传送给对方。
• 数据链路层（有称为数据链路层、网络接口层）：用来处理连接网络的硬件部分。包括控制操作系统、硬件的设备驱动、NIC（网络适配器，即网卡），及光纤等物理可见部分。

TCP/IP通信传输流

利用TCP/IP协议族进行网络通信时，会通过分层顺序与对方通信。发送端从应用层往下，接收端从数据链路层往上。

流程示例

• 发送端的客户端在应用层发出一个请求
• 在传输层把应用层发出的请求数据进行分割，并在报文上打上标记序号及端口号后转发给网络层
• 网络层增加作为通信目的地的MAC地址后转发给链路层
• 接收端在链路层收到数据后，按序往应用层发送。当传输到应用层，才算真正接收到由客户端发送的HTTP请求。

发送端在层与层之间传输数据时，每经过一层必定会被打上一个该层所属的首部信息。反之接收端则把对应的首部消去。

TCP协议的三次握手

• 发送端发送带有SYN标识的数据包给接收端。
• 接收端在接收到数据后，向发送方发送SYN/ACK标识的数据包以表示确认信息。
• 发送端接收到由接收端回应的数据包后，再向接收端发送带有ACK标识的数据包，以表示“握手”结束。

URI与URL

URI用字符串标识某一互联网资源，而URL表示资源的地点。

URL是URI的子集

HTTP

HTTP：超文本传输协议。

HTTP协议规定，请求从客户端发出，最后服务器端相应该请求并返回。

HTTP 是不保存协议状态的协议

HTTP是一种不保存状态，即无状态的协议。HTTP协议自身不对请求和响应之间的通信状态进行保存。

每一次新的请求发送时，就会有对应的新响应产生。协议本身并不保留之前一切请求的响应报文信息。这时为了更快的处理大量的事务，确保协议的可伸缩性。

请求方法

• GET：获取资源。
• POST：传输实体主题。
• PUT：传输文件。鉴于HTTP/1.1的PUT方法自身不带验证机制，任何人都可以上传文件，存在安全问题，因此一般的WEB网站不使用该方法。若存在验证机制，就会开发使用。
• HEAD：获取报文首部。用于确认URI的有效性及资源更新的日期时间等
• DELETE：删除文件。鉴于HTTP/1.1的PUT方法自身不带验证机制，任何人都可以删除文件，存在安全问题，因此一般的WEB网站不使用该方法。若存在验证机制，就会开发使用。
• OPTIONS：询问支持方式。用来查询针对请求URI指定资源支持的方法。
• TRACK：追踪路径。是让WEB服务器将之前的请求通信环回给客户端的方法。这种方法存在危险，容易引发攻击，不会使用。
• CONNECT：要求用隧道协议连接代理。

持久连接

关键词： keep-alive

HTTP初始版本，每一次的HTTP通信都会建立和断开TCP连接，增加了通信开销。为解决这个问题，提出了HTTP keep-alive（持久连接）。

持久连接的特点是，只要任意一端没有明确提出断开连接，则保持TCP连接状态。

持久连接减少了TCP连接的重复建立和断开所造成的额外开销，减轻了服务器的负载。另外，减少开销的那部分时间，使HTTP请求和响应能更快的结束。

HTTP报文

用于HTTP协议交互的信息被成为HTTP报文，请求端的HTTP报文叫做请求报文，响应端的叫做响应报文。HTTP报文本身是由多行数据构成的字符串文本。

HTTP报文大致可分为首部和报文主体两块。

报文结构

分别为请求报文、响应报文结构：

实例：

• 请求行：包含了请求的方法，请求的URI和HTTP版本。
• 状态行：包含了表明响应结果的状态码，原因短语和HTTP版本。
• 首部字段：包含了表示请求和响应的各种条件和属性的各类首部。

HTTP状态码

类别

2XX 成功

• 200 OK：表示从客户端法拉的请求在服务器端被正常处理了。
• 204 No Content：表示请求成功，但是返回的响应报文中没有实体资源返回。
• 206 Partial Content：表示客户端进行了范围请求，而服务端成功执行了这部分请求。响应报文中包含了由Content-Range指定范围的实体内容。

3XX 重定向

• 301 Moved Permanently：永久性重定向。表示资源已经被分配了新的URI，以后应使用资源现在所知的URI。
• 302 Found：临时重定向。表示请求的资源已被分配了新的URI，希望用户本次能使用新的URI访问。
• 303 See Other：表示请求对应的资源存在着另一个URI，应使用GET方法定向获取请求的资源。
• 304 Not Modified：表示客户端发送附带条件的请求，服务器允许请求访问资源，但未满足条件的情况。
• 307 Temporary Redirect：临时重定向。

4XX 客户端错误

• 400 Bad Request：表示请求报文中存在语法错误（如参数错误）。
• 401 Unauthorized：表示请求未通过认证。
• 403 Forbidden：请求资源的访问被服务器拒绝。
• 404 Not Found：服务器无法找到请求的资源。

5XX 服务器错误

• 500 Internal Server Error：服务 器端在执行请求时发生了错误。
• 503 Service Unavailable：服务器暂时处于超负载或正在进行停机维护，无法处理请求。

HTTP首部字段

格式：

首部字段名: 字段值

通用首部字段

首部字段名	说明
Cache-Control	控制缓存的行为
Connection	逐跳首部、连接的管理
Date	创建报文的日期时间
Pragma	报文指令
Trailer	报文末端的首部一览
Transfer-Encoding	指定报文主体的传输编码方式
Upgrade	升级为其他协议
Via	代理服务器的相关信息
Warning	错误通知

请求首部字段

首部字段名	说明
Accept	用户代理可处理的媒体类型
Accept-Charset	优先的字符集
Accept-Encoding	优先的内容编码
Accept-Language	优先的语言（自然语言）
Authorization	Web认证信息
Expect	期待服务器的特定行为
From	用户的电子邮箱地址
Host	请求资源所在服务器
If-Match	比较实体标记（ETag）
If-Modified-Since	比较资源的更新时间
If-None-Match	比较实体标记（与 If-Match 相反）
If-Range	资源未更新时发送实体 Byte 的范围请求
If-Unmodified-Since	比较资源的更新时间（与If-Modified-Since相反）
Max-Forwards	最大传输逐跳数
Proxy-Authorization	代理服务器要求客户端的认证信息
Range	实体的字节范围请求
Referer	对请求中 URI 的原始获取方
TE	传输编码的优先级
User-Agent	HTTP 客户端程序的信息

响应首部字段

首部字段名	说明
Accept-Ranges	是否接受字节范围请求
Age	推算资源创建经过时间
ETag	资源的匹配信息
Location	令客户端重定向至指定URI
Proxy-Authenticate	代理服务器对客户端的认证信息
Retry-After	对再次发起请求的时机要求
Server	HTTP服务器的安装信息
Vary	代理服务器缓存的管理信息
WWW-Authenticate	服务器对客户端的认证信息

实体首部字段

首部字段名	说明
Allow	资源可支持的HTTP方法
Content-Encoding	实体主体适用的编码方式
Content-Language	实体主体的自然语言
Content-Length	实体主体的大小（单位：字节）
Content-Location	替代对应资源的URI
Content-MD5	实体主体的报文摘要
Content-Range	实体主体的位置范围
Type	实体主体的媒体类型
Expires	实体主体过期的日期时间
Last-Modified	资源的最后修改日期时间