网络原理TCP/IP（1）

在网络通信中，协议非常重要
协议进行了分层
应用层就是对应着应用程序，是程序员打交道最多的这一层，调用系统提供的网络api写出来的代码都是属于应用层的

应用层有很多现成的协议，但是更多的还是程序员需要根据实际场景自定义协议

自定义协议，约定好两方面内容
1.服务器和客户端之间要交互哪些信息
2.数据的具体格式

客户端按照上述约定发送请求，服务器按照上述约定解析请求
服务器按照上述约定构造响应，客户端也按照上述约定解析相应

为了让程序员更方便的去约定这里的协议格式，业界也给出了几个比较好用的方案，
1.xml（可扩展标记语言）
使用标签来定义语言，标签成对出现，标签的名字 / 标签的值 / 标签的嵌套关系都是程序员自定义的

2.json
举例：

请求
{userld: 1000,position:[经纬度]
}
相应
{id: 1001,name:"麻辣烫"
}

键值对结构
键和值之间使用：分割
键值对之间使用，分割
把若干个键值对使用{ }括起来，此时就形成一个json对象
还可以把多个json对象放在一起，使用，分割开，并且使用[ ]整体括起来就形成了一个json数组
相比于xml来说，json占用空间小，更节省了带宽

3.protobuffer
更节省带宽的方式，效率最高的方式

端口号

端⼝号(Port)标识了⼀个主机上进⾏通信的不同的应⽤程序;

端口号范围划分
• 0-1023:知名端⼝号,HTTP,FTP,SSH等这些⼴为使⽤的应⽤层协议,他们的端⼝号都是固定的
.• 1024-65535:操作系统动态分配的端⼝号.客⼾端程序的端⼝号,就是由操作系统从这个范围分配
的.
认识知名端口号(Well-Know Port Number)
有些服务器是⾮常常⽤的,为了使⽤⽅便,⼈们约定⼀些常⽤的服务器,都是⽤以下这些固定的端⼝号:
• ssh服务器,使⽤22端⼝
• ftp服务器,使⽤21端⼝
• telnet服务器,使⽤23端⼝
• http服务器,使⽤80端⼝
• https服务器,使⽤443
我们⾃⼰写⼀个程序使⽤端⼝号时,要避开这些知名端⼝号

UDP协议

特点：
无连接，不可靠传输，面向数据报，全双工
研究一个协议，主要研究报文格式，基于报文格式，来了解这个协议的其他各个特性
UDP数据报 = 报头(重点) + 载荷(应用层数据包)

上述图其实不准确，教材为了排版方便

16位UDP⻓度,表⽰整个数据报(UDP⾸部+UDP数据)的最⼤⻓度;
• 如果校验和出错,就会直接丢弃;
UDP报头一共有四个字段，每个字段两个字节（一共八个字节）
协议报头中使用2个字节表示端口号，端口号的取值范围就是0–65535
因此一个UDP数据报最大长度就是64KB，无法更长了

校验和
验证数据传输过程中是否正确
前提：数据在网络传输过程中，可能坏掉
校验和的作用就是用来识别当前数据是否出现了比特翻转
UDP中，校验和使用比较简单的方式，CRC（循环冗余校验）算法完成校验
校验和使用过程：UDP数据报发送方，在发送之前，先计算一遍CRC，把计算好的CRC值放到UDP数据报中（设这个CRC值为value1），接下来这个数据报通过网络传输到达接收端，接收端收到这个数据之后，也按照同样的算法再算一遍CRC的值，得到的结果是value2，比较自己计算的value2和收到的value1是否一致，如果一致的，就说明数据是正确的，如果不一致，传输过程中发生了比特翻转了
上述的CRC算法中，如果只有一个bit位发生翻转，此时100%能够发现问题，如果有两个/多个bit位发生翻转，有可能恰好校验和和之前一样

除了CRC之外，还有一些更高精度的校验和算法
常用的有md5算法和sha1算法
md5背后有一系列的数学公式，md5的特点：
1.定长：无论原始数据多长，算出来的md5的最终值都是固定长度，常用的md5有16位版本（2字节），32位版本（4字节），64位版本（8字节）
2.分散：计算md5的过程中，原始数据只要有一点变化，算出来的md5值就会差别很大
3.不可逆：一个源字符串，计算md5值过程非常简单，但是一个算好的md5值，还原回原始的字符串，理论上是不可完成的