计算机网络基础篇

TCP/IP网络模型

TCP/IP网络模型的作用就是给数据包进行层层封装，帮助数据包能够正确的找到对应的设备接受数据。

一个URL所经历的全部过程

URL所经历的全部过程：

HTTP -> DNS ->协议栈-TCP->IP->MAC->网卡->交换机->路由器->服务器

HTTP（数据包）

HTTP就是包含请求行（方法名如GET POST、URL、HTTP版本），请求头，请求体（具体数据）的数据包。请求发送到服务器后，服务器要响应请求，也是使用HTTP返回响应信息。响应HTTP包含响应行（HTTP版本、响应状态码200 400）、响应头、响应体。

DNS服务器（域名解析为IP）

DNS服务器分为（每一个服务器都保存有根DNS服务器地址）：

客户端发送请求前需要IP地址，而DNS服务器记录了域名与IP之间的关系，所以请求发送时需要先通过域名将域名转为IP。

如何通过域名找寻IP：

1. 客户端先在本地DNS服务器查找对应IP。
2. 本地DNS服务器没有，通过本地寻找根服务器，根服务器告诉你那个顶级服务器保存有对应IP地址。
3. 顶级服务器也不记录DNS与IP之间的关系，他告诉你那个权威服务器保存有对应关系，这就通过域名找到IP地址。

协议栈（规定请求需要经过的路径）

协议栈定义了请求需要经过那些过程，即Socket将请求按照下图的顺序执行，对数据包进行层层包装。

TCP（封装端口号，控制数据包发送速度与安全）

TCP建立连接的三次握手

 TCP三次握手的原因是为了保证连接的稳定与可靠性。

三次握手的过程：

TCP分割数据包的大小

因为、以太网最大传输单元MTU（IP+TCP+数据包）不能超过1500字节（为了保证传输效率），所以超过1500字节TCP会将数据包拆分为多份发送。

IP（寻找数据包发送到的位置）

IP:包含源IP地址，目标IP地址，协议号（TCP/UDP，06表示使用TCP协议）

假设客户端有多个网卡，就会有多个 IP 地址，那 IP 头部的源地址应该选择哪个 IP 呢？

计算机中的路由表记录了：网卡，目标IP，子网掩码的关系。

我们通过 目标IP & 子网掩码 得到目标子网IP在目标子网IP在路由表中匹配，如果匹配到就知道在那个网卡发送消息

MAC（在子网中确定是那个设备）

MAC头包含：目标MAC、源MAC、协议（IP\ARP）

源MAC：直接将本设备的MAC地址写入源MAC中

目标MAC：通过IP地址获取子网，然后在子网中通过ARP广播的方式，询问子网下所有设备该IP是谁接收的，然后设备将自己的MAC返回。（为了避免每次都要广播，获取到MAC之后会在ARP缓存中记录IP与该设备MAC之间的关系）

网卡（将数字信号转为电信号）

网卡的作用是将数字信号转为电信号，将数据发送给交换机。

网卡被网卡驱动程序控制，会在请求开头加上开头加上报头和起始帧分界符（检测数据包的起始位置），在末尾加上用于检测错误的帧校验序列。

交换机（将电信号转为数字信号）

交换机的作用将电信号转换为数字信号，然后将数据包发送出源IP所在的子网（数据在不同子网之间的转发）。

交换机接收包

交换机接收包之后会首先校验错误帧，保证包的完整性，然后将获取数据包的MAC地址与目标MAC做对比，如果有就根据目标MAC对应的端口转发。（交换机没有MAC地址，会将所有包保存到缓冲区，对MAC进行校验）

如果没有找到目标MAC

如果没有找到目标MAC，会将包发送给所有端口，但因为以太网中如果不是目标地址就不会接收该数据包。（如果是广播MAC地址，也会发给所有端口）

路由器（请求分发）

路由器有MAC地址，路由器可以作为数据包的请求方和接收方，他更像是以太网上的节点一样，数据可以在路由器中进行转发，会在路由器这里改变MAC地址找寻接下来需要到达的设备。

服务器（拆解请求获取数据包）

将数据包层层拆解，然后获取数据

Liunx如何接收发送数据包

liunx发送数据包

Liunx接收数据包

接收数据包跟发送数据包是相反的过程

1.网卡通过DMA将数据包写入ringbuffer

2.进行硬件中断，让CPU首先处理数据包

3.进行硬件中断屏蔽（防止CPU已经在做处理数据包的操作还要被硬件中断），启动软中断处理数据包

4.处理MAC、IP、TCP协议

5.将数据包发送给Socket对应的缓冲区里面，循环读取到ringbuffer中的数据，一直读到ringbuffer没有数据，开启硬件中断

6.应用层通过系统API获取Socket对应的缓冲数据