嘛。。。沒什么可說的Orz既然上次開了SQL的坑，這次就說說計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)好了（之前的坑快去填啊喂?。㎡rz那么名字也延續(xù)上次的嗯?！胺独蠞駨牟粫?huì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”，參考書籍是James F. Kurose和Keith W. Ross的《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：自頂向下方法》。

說到網(wǎng)絡(luò)就不得不說TCP/IP協(xié)議，即傳輸控制協(xié)議(Transmission Control Protocol)和網(wǎng)際協(xié)議(Internet Protocol)。我們也知道TCP/IP協(xié)議分為五層，那么就一層一層說吧。

一、應(yīng)用層

應(yīng)用層，顧名思義，和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的原理與實(shí)現(xiàn)有關(guān)。我們在這一章中主要會(huì)了解Web、電子郵件、DNS和對(duì)等郵件分發(fā)等網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。同時(shí)，我們也會(huì)接觸一些TCP/UDP的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)與運(yùn)行。Socket這個(gè)詞你可能并不陌生，它就可以用來實(shí)現(xiàn)一些客戶端——服務(wù)端應(yīng)用程序。

1.1原理

1.1.1 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序體系結(jié)構(gòu)

主要分兩種：客戶端——服務(wù)端體系結(jié)構(gòu)(client-server architecture)和P2P體系結(jié)構(gòu)(Peer to Peer architecture)。

客戶端——服務(wù)端體系結(jié)構(gòu)中，用于產(chǎn)生請求(request)的被稱為客戶端(client)，用于處理請求，產(chǎn)生響應(yīng)(response)的被稱為服務(wù)端。例如用戶在瀏覽器中點(diǎn)擊了一個(gè)鏈接，即向服務(wù)器請求了一個(gè)頁面；web服務(wù)器接收到請求后，返回所請求的對(duì)象作為相應(yīng)。
客戶端——服務(wù)端體系結(jié)構(gòu)有兩個(gè)特點(diǎn)：

• 客戶端之間不直接通信；
• 服務(wù)端具有固定、周知的地址（被稱為IP地址）。
  按照常識(shí)，如果客戶端請求過多，服務(wù)端必然不堪重負(fù)。因此，一些壓力比較大的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)常常在全球各地建立數(shù)據(jù)中心，既分散了壓力，又加快了不同地區(qū)的訪問速度。

而P2P體系結(jié)構(gòu)對(duì)于數(shù)據(jù)中心的專用服務(wù)器依賴很小，或者說沒有依賴；相反，應(yīng)用程序在間斷連接的主機(jī)對(duì)之間直接通信。這些主機(jī)對(duì)之前被稱為對(duì)等方。這些對(duì)等方也不為服務(wù)提供商所有，而是臺(tái)式機(jī)、筆記本、手機(jī)等個(gè)人設(shè)備。P2P體系結(jié)構(gòu)最顯著的優(yōu)點(diǎn)就是它的自擴(kuò)展性(self-scalability)，即在一個(gè)P2P文件共享服務(wù)中，每個(gè)對(duì)等方都由于請求產(chǎn)生工作量， 但是每個(gè)對(duì)等方也向其他對(duì)等方分發(fā)文件，從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的服務(wù)能力。
而P2P體系結(jié)構(gòu)也面臨三大挑戰(zhàn)：

• ISP友好：由于ISP的本地優(yōu)化，下載速度一般比上傳速度要小得多，從而影響了系統(tǒng)整體性能；
• 安全性：由于P2P的高度分布性，P2P應(yīng)用會(huì)給安全帶來挑戰(zhàn)；
• 激勵(lì)：如何說服用戶為P2P應(yīng)用提供存儲(chǔ)、帶寬、計(jì)算等資源。

1.1.2 進(jìn)程通信

我們都知道，在操作系統(tǒng)中，進(jìn)行通信的實(shí)際上是進(jìn)程(process)。兩個(gè)不同端系統(tǒng)上的進(jìn)程通過報(bào)文(message)相互通信。
對(duì)于每一對(duì)通信進(jìn)程，我們通常將這兩個(gè)進(jìn)程之一標(biāo)示為客戶端(client)，而另一個(gè)標(biāo)示為服務(wù)端(server)。對(duì)于P2P文件共享系統(tǒng)中，一個(gè)進(jìn)程可以既上傳文件，又下載文件；但是對(duì)于某一個(gè)通信場景，仍可以將一個(gè)進(jìn)程表示為客戶端，一個(gè)進(jìn)程標(biāo)示為服務(wù)端，定義如下：

• 在給定的一對(duì)進(jìn)程之間的通信會(huì)話場景中，發(fā)起通信的進(jìn)程被標(biāo)識(shí)為客戶端，在會(huì)話開始時(shí)等待聯(lián)系的進(jìn)程是服務(wù)端

進(jìn)程之間通過socket作為API發(fā)送或者接收報(bào)文，通過IP地址和端口號(hào)來尋址。IP地址來確定主機(jī)，而端口號(hào)用來標(biāo)識(shí)不同的服務(wù)。如web服務(wù)器用80端口，郵件服務(wù)器進(jìn)程用25端口，ssh服務(wù)用22端口等等。

1.1.3 可供應(yīng)用程序使用的運(yùn)輸服務(wù)

對(duì)于服務(wù)來說，必然面對(duì)各種各樣的需求。衡量一個(gè)需求通常有以下幾個(gè)維度：

• 可靠數(shù)據(jù)傳輸
  例如電子郵件、文件傳輸、遠(yuǎn)程主機(jī)訪問等應(yīng)用，數(shù)據(jù)丟失可能導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。確保數(shù)據(jù)正確、完全的傳輸?shù)臄?shù)據(jù)交付服務(wù)被稱為可靠數(shù)據(jù)傳輸。
  相對(duì)的，也存在容忍丟失的應(yīng)用，如民用交談式音頻/視頻等。
• 吞吐量
  在一些網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，如流媒體播放、大規(guī)模分布式計(jì)算中，如果處理不好的話，網(wǎng)絡(luò)帶寬可能成為影響整體系統(tǒng)性能的短板。具有數(shù)據(jù)吞吐量要求的應(yīng)用被稱為帶寬敏感的應(yīng)用。而彈性應(yīng)用能根據(jù)情況或多或少地利用可供使用的吞吐量，如電子郵件、文件傳輸、web傳送等。
• 定時(shí)
  運(yùn)輸層協(xié)議也能提供定時(shí)保證。在一些線上交互場景，如網(wǎng)絡(luò)游戲、網(wǎng)絡(luò)電話會(huì)議等場合，若不能保證報(bào)文在一定時(shí)間內(nèi)(如100ms)到達(dá)，則可能出現(xiàn)卡頓的情況。
• 安全性
  主要指防止在傳送過程中被第三方抓包兒導(dǎo)致的信息泄漏?？刹扇〖用艿却胧?。

1.1.4 因特網(wǎng)提供的的運(yùn)輸服務(wù)

主要是TCP和UDP兩種。
TCP服務(wù)模型包括面向連接的服務(wù)和可靠數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。

• 面向連接的服務(wù)：在應(yīng)用層報(bào)文開始流動(dòng)之前，TCP讓客戶端和服務(wù)端互相交換運(yùn)輸曾控制信息，即“握手”。在這個(gè)階段后，一個(gè)TCP連接就在兩個(gè)進(jìn)程的socket之前建立了。TCP連接是全雙工的，連接雙方的進(jìn)程可以在此連接上同時(shí)進(jìn)行報(bào)文的收發(fā)。應(yīng)用程序結(jié)束報(bào)文連接后，必須拆除該連接；
• 可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)：通信進(jìn)程能夠通過TCP，無差錯(cuò)，按適當(dāng)順序交付所有發(fā)送的數(shù)據(jù)。

TCP協(xié)議還具有擁塞控制機(jī)制。

為了解決傳送過程中的安全問題，SSL(Secure Socket Layer)技術(shù)將TCP“升級(jí)”，有自己的API，但是SSL不是同TCP、UDP同一層次的傳輸協(xié)議，而是對(duì)TCP的“加強(qiáng)”。

UDP是一種不提供不必要服務(wù)的輕量級(jí)運(yùn)輸協(xié)議。UDP是無連接的，沒沒有握手過程。UDP協(xié)議提供一種不可靠數(shù)據(jù)傳送服務(wù)，即不保證報(bào)文到達(dá)接收進(jìn)程，也不保證到達(dá)順序。
UDP協(xié)議也不具有擁塞控制機(jī)制。

然而，目前任何一種協(xié)議都無法提供定時(shí)或帶寬保證。

1.1.5 應(yīng)用層協(xié)議

應(yīng)用層協(xié)議主要解決報(bào)文的結(jié)構(gòu)的定義，例如：

• 交換的報(bào)文類型，例如請求報(bào)文和響應(yīng)報(bào)文；
• 各種報(bào)文類型的語法，即報(bào)文中字段及其描述方式；
• 字段的定義；
• 一個(gè)進(jìn)程何時(shí)以及如何發(fā)送報(bào)文，對(duì)報(bào)文進(jìn)行響應(yīng)的規(guī)則。