网络基础知识

为什么学习网络知识？

作为开发人员，我们一般不需要自己去编写socket等底层代码。但是，假设我们遇到网站的性能无法满足我们的需求，如果不熟悉底层，可能对此束手无策，不知道从哪里着手优化。有比如当一个请求变慢，我们不知道怎样去判断到底是网络问题还是其他原因，比如数据包是否丢失，为什么会造成大量的连接丢失，因此还是很有必须学习一些网络知识以备不时之需。

什么是OSI?

开放式系统互联通信参考模型（英语：Open System Interconnection Reference Model，缩写为 OSI），简称为OSI模型（OSI model），一种概念模型，由国际标准化组织提出。

七层网络是哪七层？

以上的7层，在OSI模型中是自下而上，最底层是物理层，其次数据链路层...

OSI模型有趣历史

OSI模型最初是因为美国人的两台机器之间有进行通信的需求。

需求1：两个硬件之间如何进行通信？

具体就是A机器发送比特流，B机器能够收到，这就是物理层需要做的事。物理层定义了物理设备的标准，如网线的类型，光纤的接口类型、各种传输介质的传输速率等。它的主要作用是传输比特流，就是我们所谓的1/0..二进制数据，将这些数据转化成电流强弱来进行传输，到达目的后，再转换为1/0..的机器码，也就是我们常说的“数模转换”与“模数转换”，这一层的数据叫做“比特”，网卡就是工作在这一层。

需求2：现在通过电线我能发数据流了，但是我还是希望能通过其他介质来进行传输，并且还要正确地发送比特流。

在物理层，传输介质很可能将数据误发给其他机器，比如A想发给B，可能在同一传输介质中的所有机器都能收到这个消息，假设C收到后，就需要知道这条消息到底是不是发送给它的？又是谁发送给它的？这条消息的目的是让它做什么？
数据链路层定义了如何格式化数据以进行传输，以及定义了如何控制对物理介质的访问，这一层通常还提供错误检测与纠正以确保数据传输的可靠性。本层将比特数据组成了帧，其中交换机就工作在这一层，对帧进行解码，并根据帧中包含的信息把数据发送到正确的接收方。

需求3：网络中如何选择最佳路径？

随着网络节点的不断增加，点对点之间进行通信的时候，是需要进行多个节点的，如何找到目标节点？如果选择最佳路径？这便是网络层要做的事。
网络层的主要功能是将网络地址翻译成对应的物理地址，并决定如何将数据从发送方路由到接收方，网络层通过综合考虑、发送优先权、网路拥挤堵塞程度、服务质量以及可选路由的花费 来决定从一个网络中节点A与另一个网络中节点B的最佳路径。路由器就是工作在这一层。本层的数据，我们称为数据包。

需求4：当我发大量数据的时候，可能需要很长时间

例如一个视频格式的，网络会中断好多次，实际上，即使有了物理层和数据链路层，网络还是经常中断，只是中断的时间是毫秒级别的。那么，我还需要保证传输大量文件时的准确性。于是，我要对发出去的数据进行封装。就像发快递一样，一个个发送。
于是，发明了传输层（传输层在OSI模型中，是在网络层面上，也就是先选出了最佳网络路径，再考虑数据大小）。这一层需要关注TCP/IP协议中的TCP与UDP协议，注意：TCP/IP不是一个协议的名称，而是一堆协议的总称。

TCP协议

TCP协议是会绑定IP和端口的协议,是用于发送大量数据的，我发出去一万个包，另一台电脑就需要告诉我是否接收到一万个包，如果缺少3个包，就告诉我是第1001/234/8888个包丢了，那我再发一次。这样，就能保证对方把这个视频完整接收了。

UDP协议

适用于发送少量数据的。我发20个包出去，一般不会丢包，所以 ，我不管你收到多少，在多人互动游戏中，也经常受到UDP协议，因为一般都是简单的额信息，而且有广播的需求。如果用TCP，效率就会很低，因为它会不停地告诉主机我收到20个包，或者18个包，再发我两个！如果同时有1万台计算机都这样做，那么用TCP反而会降低效率，还不如用UDP，主机发出去就算了，丢几个包就卡一下，算了，下次再发包更新。

需求5：用户级别的体验并不是很好，难道每次都要调用TCP去打包，然后调用IP协议去找路由？

当然不行，所以我们要建立一个自动收发包，自动寻址的功能。
于是发明了会话层。会话层的作用就是建立和管理应用程序之间的通信。

需求6：现在我能保证应用程序自动收发包和寻址了，但是我要用Linux给window发包，两个系统语法不一致，就像安装包一样，EXE不能在Linux下用，shell在window也也是不能直接运行的。

于是需要表示层，帮我们解决不同系统之间的通信语法问题。

需求7：发送方知道自己发送的是什么东西，转换成字节码之后有多大，但是接收方肯定不知道

应用层它规定发送方和接收方必须使用一个固定长度的消息头，并且，消息头必须使用某种固定的组成，而且消息头里必须记录消息体的长度等一系列信息，以方便接收方能正确地解析发送方发送的数据。该层需要关注的TCP/IP协议有http、https、ftp等协议。

数据处理

一个完整的http请求过程

浏览器输入url后，http请求返回的完整过程

Q.E.D.