1.1理解tcp基礎

? ? tcp/ip = {protocol1， protocol2，……，protocoln}

? ? Internet是在共享的線路上發送數據的：

? ? ? ? 在計算機上同時運行的程序通過一條單一的Modem或DSL線路連接互聯網。（有點像電腦只是插了一根網線的感覺）

? ? ? ? ==換句話說==> 程序共享這條線路

? ? ? ? ==如何實現共享==> （相當于要運送一個大部件，通常派送員會選擇將這個大部件拆分成各個小零件，寄到了家之后再通過說明書將其組裝起來【購買的踏步機】）大部件就相當于需要發送的“數據流”，派送員就相當于“tcp”，各個小零件就是“信息包”，快遞運輸線就好比“Internet”，寄到了家就是信息包到了”接收者“這里，合起來就是 ==>?tcp把要發送的數據流分解成很多小信息包在Internet上傳輸（或許還伴有其他程序的信息包），而這些信息包到了接收者的地方會再次重新合成在一起。

? ? ? ? ==這樣的好處==> 通過分解成小的信息包，Internet連接就會用很少的時間來發送數據的每一個比特（bit），而其他程序的信息包也可以同時被傳送。

? ? 使用地方：

? ? ? ? 1）你需要一個可靠的數據傳輸，以確保你的數據完整無缺地到達目的地；

? ? ? ?2）你的協議需要不止一個請求和服務器的回答；

? ? ? ?3）你要發送較多的數據；

? ? ? ?4）初始連接出現短暫的延遲是可以容忍的。

（1）尋址（為了實現信息包計劃，tcp需要做的事情）

? ? ? ?1）tcp需要識別遠程的機器：基于tcp/ip的網絡，每臺機器都有一個唯一的ip地址，識別機器就是知道了接受者機器的ip地址；

? ? ? ? ? ? ==>要知道讓人類記住一串諸如192.168.1.1這樣的數字是很困難的，所以有了DNS：

? ? ? ? ? ? 當你要和一個遠程機器建立連接的時候，先申請連接該機器ip地址相對應的dns，例如：www.google.com，dns就會提供一個ip地址，接下來就可以建立連接了。（python在程序中常常隱藏dns層，所以很多時候都不需要直到它的存在，第四仗中會詳細介紹dns）

? ? ? ?2）tcp需要知道是與遠程機器上運行的哪個程序通信（例如，你想給在北京的ann的機器發送信息，而她的機器上正運行著兩個聊天客戶端和一個web瀏覽器，她的機器需要直到哪個程序應該接收你傳過來的數據。）：tcp使用端口號。每個程序使用一個唯一的端口號。這些端口號有時事先知道，有時隨機指定。

? ? ? ? ? ? ==>每個tcp連接的端點是由一個ip地址和一個端口號來唯一標識的。

（2）可靠性

? ? ? ? ? ?在Internet上傳輸數據有很多意外：Modem改變了數據的幾個字節、某個路由器或許丟失了一個信息包、系統或許收到了順序錯誤的信息包、一個信息包或許收到了兩次、一個主要的網絡電纜被鋤頭切斷了等等。

? ? ? ? ? ?tcp可靠：除非整個網絡出現問題，數據將被完好地按原樣正確地傳送到另外一端。

? ? ? ? ? ?==怎樣實現的？==>

? ? ? ? ? ?1)每個信息包都包含一個“校驗碼”：保證信息包在傳輸過程中沒有被更改的代碼。當信息包到達目的地的時候，接收方會比對校驗碼和收到的信息中的數據，若校驗碼不對，該信息包將被省略（drop）。

? ? ? ? ? ?2）反饋：防止信息包丟失，tcp要求接收方每收到一個信息包都反饋一下。如果接收方沒有反饋，發送方會自動重發一次。tcp會一直發送信息包直到接收者收到位置，或者tcp判斷出網絡連接斷了，在程序中返回一個錯誤提示。

? ? ? ? ? ?3）序號：為了防止信息包重復或順序錯誤，tcp每傳送一個信息包都會傳送一個序號。接收方會檢查這個序號，確保收到該信息包，并把全部信息包按順序重新合并。同時，若果接收方看到了一個已經看過的序號，則該信息包會被丟棄。

（3）路由

? ? ? ? ?信息包在傳遞過程中會經由許多不同網絡，比如：先通過你的DSL到達電話公司，接著到達你所在城市的一個Internet提供商，然后經過北京、上海等到達最終目的地。（dsl數字用戶線路）在此期間的每一站，來自其他成千上萬計算機的信息包也在一起被傳輸。在Internet上負責接收信息包并決定如何把它們傳輸到目的地的設備叫“路由器”。

（4）安全

? ? ? ? ?ssl（secure sockets layer）：在tcp連接之上，與程序代碼混合在一層。提供服務器的認證（所以你知道你現在在和誰通話）、加密（所以其他人不能看到你的通信）和數據完整性（所以在沒有察覺時，傳輸途中的信息包沒有人能夠修改）。

? ? ? ? ?tls（transport layer security）：與ssl相似，只包含在協議堆棧（protocol stack）中。

1.2使用客戶/服務器模式?

在客戶/服務器下，服務器一直在聽來自客戶端的請求，有請求后，就建立連接處理它們。

例如：當你打開一個瀏覽器并訪問www.google.como，瀏覽器會連接www.google.com的服務器，并請求訪問“/”頁（這個“/”頁表示該站點的首頁。服務器按順序找到這一頁，并把它傳送回你的客戶端，接著你的瀏覽器就能按照一定的格式顯示出來。

關鍵問題：客戶端總是最開始申請連接的一端，服務器則是等待客戶端連接的一端。

1）服務器端端口號：

在客戶/服務器模式中，服務器通常是聽一個大家都知道的端口號。例如：web服務器聽80端口，所以，web瀏覽器知道連接www.google.com的80端口來獲得信息。

（在www.iana.org上有一份由國際因特網地址分配委員會IANA維護的官方已分配的端口列表，在linux中，可在/etc/services下找到這個列表)

如果你編寫了一個服務器，它的服務不在這個列表上，就選擇一個比“1024”大，而且在你的機器上沒有被占用的端口號，這樣可以盡量避免和其他服務沖突（端口號最大可為65535）。

在linux上，只有系統管理員能請求訪問一個小于1024的端口。

2）客戶端端口號

客戶端端口號不是很重要，通常，客戶端會由操作系統隨機挑選一個保證沒有被使用的，被稱為“短命”的端口號，當服務器收到一個連接請求的時候，請求中帶有客戶端的端口號，數據會被傳輸到該端口上。

1.3理解udp

用處：從一個系統向其他系統傳送非常短的消息。

提供的保證：你收到的數據是完整的。它不能保證數據是否能被收到，也不能保證數據是不是只接收一次，還不能保證收到的信息次序是否和發送時候一樣。

優點：因為不需要提供那些保證，所以要比tcp低級，而tcp建立和關閉連接要花費時間，而udp對連接沒概念，所以不存在花費時間建立和關閉連接的問題。

實例：1）通常udp會用在客戶端向服務器申請一個bit的信息，如果沒有收到答復就會繼續申請。用得最廣的udp應用軟件是dns系統。2）udp還常被用在流式的音頻和視頻應用軟件，因為udp只是偶爾丟棄一個信息包，而tcp會過于嚴格地取出那些被丟棄的信息包，這樣音頻效果就會差很多。

使用地方：

1）不關心信息包是否到達或者不在意信息包到達的順序是否正確，再或者你可以自己察覺這些問題且自己解決；

2）你的協議只包括基本請求和回答；

3）你需要盡快建立網絡回話；

4）只傳送很少一部分數據。udp的限制是一個信息包不超過64KB的數據，通常人們只用udp傳送1KB以下的數據。

1.4理解物理傳輸和以太網

可在不同物理網絡硬件間傳送數據：以太網、端對端（PPP，Peer-Peer Protocol）撥號連接、令牌環連接、DSL連接、cable modems連接的網絡、人造衛星連接、移動電話以及T1專線連接==>TCP/IP

以太網：可向本地網絡所有的工作站廣播信息包。==>可用來給一個服務做廣告、向那些設計好的終端廣播、向所有人的PC廣播警告信息。

一個通過tcp/ip連接以太網的計算機有一個和該網絡接口相關的ip地址。它與本網絡的機器通信時，只要直接向該計算機發送消息就可以。如果要和網外的、在Internet上的其他機器通信，就必須把信息先發送到一個本地網絡上的路由器，然后由路由器決定信息包該發向哪里。

為了知道哪些機器是本地的，哪些是遠程的，網絡軟件會檢查源計算機和目的計算機ip地址的頭幾位（最有效部分）是不是相同的。每個網絡接口上都有網絡掩碼表明需要比較幾位。如果比較失敗了，說明開始的幾位是不同的，那么信息包必須經過路由器。其他在范圍之內的計算機利用廣播或直接傳輸則可以直接到達。