[TOC] ## 前言 ### 說在前面 **把**他叫做筆記，就是因為這些內容是我在閱讀了各種書籍，論壇以及博客之后自己整理的，所以，不是百分百原創但是又可以說是百分百原創。所以特此聲明一下。 **整**理這篇筆記我用了好幾天的時間，雖然自己知道很多內容，但真的要一點一點整理出來還是挺麻煩的，因為要把和Swoole相關的知識單獨拎出來，說簡單也很簡單，說難其實也挺難。 其實搞Swoole的話，我感覺最基本的就是TCP,UDP了。之前我把OSI七層的全寫了，但是感覺太亂了，這么多層，知識點本來就雜亂，而且任意一層都會有不同的技術細節，都整理出來，GET不到重點,所以這里我們就從IP/TCP/UPD/HTTP開始。 >ps:作為一個初級phper，下面的內容了解即可，如果想深入學習網絡編程，我推薦幾本書，這幾本書都是我看過并且經常翻閱的，都寫的很好，作為一個程序員想計算機知識自上而下不說精通，光完全理解都談何容易，所以個人感覺最好有個側重點比較好，所以書籍我也只是推薦，畢竟我自己走了不少彎路，曾經年幼無知的我連cpu上電時序圖都看，然而現在我只是個phper，curdboy~ >初級入門的話我推薦《圖解HTTP》 然后我看了《一本書讀懂TCP/IP》 下面的書是我平時當作字典遇到問題查的 《UNIX網絡編程 卷1：套接字聯網API》 《UNIX網絡編程 卷2：進程間通信》 《TCP&IP網絡編程》 ## 正文 **首先貼一個TCP/IP協議棧的圖，下面的知識參照這個圖來理解。** :-:  ### IP地址（網絡層） IP地址眾所周知，Windows系統查詢網絡IP地址為ipconfig，Linux中為ifconfig或者ip addr命令。Windows如下圖所示。 :-:  :-: **ipconfig效果圖** IPv4的IP地址是32個字節的，如百度的115.239.210.27就是一個IP地址，它的作用是一個網卡的地址，具有定位作用。現在想一想MAC地址是一個網卡出廠就具備的全球唯一的地址，那么有了MAC地址后，怎么還需要IP地址了？答案就是沒有IP地址根本定位不了，給你一個百度的服務器MAC地址，你怎么能找到他了。MAC地址就像我們的身份證，IP地址就如同我們的家庭住址+名字。比如給你小王的MAC地址，你也不可能找到他，只有先通過他的家庭住址和名字，才能找到他。**所以說MAC地址不具備大范圍的定位作用，只有在局域網內才有作用**，這就是MAC地址和IP地址的一個區別。 32位的IP地址被分成了一下五類，又大大的減少了IP地址數量。A、B、C是有網絡號和主機號組成的。這樣是為了區別是不是在同一個局域網內，網絡號代表的是小區，主機號代表的是哪一號房間。這樣不同的小區就可以都有1001號房間了，但不會產生沖突，因為他們的網絡號不同。 :-:  :-: **IP地址分類圖** 如下圖所示，A、B、C三類的最大主機數量，很容易產生浪費。私密地址代表什么了，我們上學的時候IP都是172.16開頭的，貌似很多大學的IP都是一樣的，你會問這不是產生沖突了嗎，只能說，這些IP在局域網里面是正常使用的，一段到了公網后，這個就會被替換成一個不沖突的IP了，數據請求返回時，再被替換回來，這樣就保證了不沖突，詳情下面會說，現在有個概念就可以了。 :-:  **怎么判斷是否是同一個局域網的IP地址了？** 通過配置的子網掩碼。如下圖是一個C類的私有IP地址，網絡號為24位，主機號位8位，廣播地址為192.168.1.255，一般默認的網關為192.168.1.1.將子網掩碼和IP地址按位與計算后，就可以得到網絡號了，也就可以判斷目標IP是否是要出網關了。 D類地址是組播地址，也就是說這個組的網卡都會收到改組的數據。 此外還介紹一個特殊的IP地址，127.0.0.1。他是個環回接口，這個地址用于本機通信，經過內核處理后直接返回給本機。 :-:  :-: **IPv4相關配置** Linux中配置IP地址如下： ~~~cpp sudo ifconfig eth1 192.168.1.174/24 //給eth1這個網卡配置IP和子網掩碼 sudo ifconfig eth1 up // 啟動 ~~~ **簡單的數據發送過程：**系統會判斷數據包的目標IP是不是在同一個網段中，如果是是同一個網段，他會通過ARP協議廣播獲取目標IP的MAC地址，直接發送給目標即可。如果是跨網段，那么獲取網關的MAC地址，把數據發給網關就不管了。 >關于IP協議我就不寫了，如果后續有時間了，我爭取整理一份網絡編程的筆記，但應該會是很久之后了。 ### TCP(傳輸層) TCP（Transmission Control Protocol 傳輸控制協議）是一種面向連接的、可靠的、基于字節流的傳輸層通信協議，由IETF的RFC 793定義。在簡化的計算機網絡OSI模型中，它完成第四層傳輸層所指定的功能，用戶數據報協議（UDP）是同一層內 另一個重要的傳輸協議。在因特網協議族（Internet protocol suite）中，TCP層是位于IP層之上，應用層之下的中間層。不同主機的應用層之間經常需要可靠的、像管道一樣的連接，但是IP層不提供這樣的流機制，而是提供不可靠的包交換。 應用層向TCP層發送用于網間傳輸的、用8位字節表示的數據流，然后TCP把數據流分區成適當長度的報文段（通常受該計算機連接的網絡的數據鏈路層的最大傳輸單元（ MTU）的限制）。之后TCP把結果包傳給IP層，由它來通過網絡將包傳送給接收端實體 的TCP層。TCP為了保證不發生丟包，就給每個包一個序號，同時序號也保證了傳送到接收端實體的包的按序接收。然后接收端實體對已成功收到的包發回一個相應的確認（ACK）；如果發送端實體在合理的往返時延（RTT）內未收到確認，那么對應的數據包就被假設為已丟失將會被進行重傳。TCP用一個校驗和函數來檢驗數據是否有錯誤；在發送和接收時都要計算校驗和。 #### 三次握手 TCP是因特網中的傳輸層協議，使用三次握手協議建立連接。當主動方發出SYN連接請求后，等待對方回答SYN+ACK ，并最終對對方的 SYN 執行 ACK 確認。這種建立連接的方法可以防止產生錯誤的連接，TCP使用的流量控制協議是可變大小的滑動窗口協議。 TCP三次握手的過程如下： * 客戶端發送SYN（SEQ=x）報文給服務器端，進入SYN\_SEND狀態。 * 服務器端收到SYN報文，回應一個SYN （SEQ=y）ACK(ACK=x+1）報文，進入SYN\_RECV狀態。 * 客戶端收到服務器端的SYN報文，回應一個ACK(ACK=y+1）報文，進入Established狀態。 #### 連接成功 連接成功之后雙方即可互相傳輸字節流,并隨時可關閉連接,傳輸的數據有以下特性 * 傳輸的數據被tcp分割成了最適合發送的數據塊 傳遞給ip協議,這個發送數據稱為 報文段 或 段 * tcp作為可靠性連接,每次發送數據段,會啟動一個定時器,每次接收數據段,會發送一次確認,如果定時器沒有及時收到確認,則會重發數據 * TCP將保持它首部和數據的檢驗和。這是一個端到端的檢驗和，目的是檢測數據在傳輸過程中的任何變化。如果收到段的檢驗和有差錯，TCP將丟棄這個報文段和不確認收到此報文段（希望發端超時并重發）。 * 兩個應用程序通過TCP連接交換8bit字節構成的字節流。TCP不在字節流中插入記錄標識符。我們將這稱為字節流服務（bytestreamservice）。如果一方的應用程序先傳10字節，又傳20字節，再傳50字節，連接的另一方將無法了解發方每次發送了多少字節。只要自己的接收緩存沒有塞滿，TCP 接收方將有多少就收多少。一端將字節流放到TCP連接上，同樣的字節流將出現在TCP連接的另一端。 #### 四次揮手 建立一個連接需要三次握手，而終止一個連接要經過四次揮手，這是由TCP的半關閉（half-close）造成的。具體過程如下所示。 * 某個應用進程首先調用close，稱該端執行“主動關閉”（active close）。該端的TCP于是發送一個FIN分節，表示數據發送完畢。 * 接收到這個FIN的對端執行 “被動關閉”（passive close），這個FIN由TCP確認。 * 注意：FIN的接收也作為一個文件結束符（end-of-file）傳遞給接收端應用進程，放在已排隊等候該應用進程接收的任何其他數據之后，因為，FIN的接收意味著接收端應用進程在相應連接上再無額外數據可接收。 * 一段時間后，接收到這個文件結束符的應用進程將調用close關閉它的套接字。這導致它的TCP也發送一個FIN。 * 接收這個最終FIN的原發送端TCP（即執行主動關閉的那一端）確認這個FIN。 既然每個方向都需要一個FIN和一個ACK，因此通常需要4個分節。 > “通常”是指，某些情況下，步驟1的FIN隨數據一起發送，另外，步驟2和步驟3發送的分節都出自執行被動關閉那一端，有可能被合并成一個分節。 在步驟2與步驟3之間，從執行被動關閉一端到執行主動關閉一端流動數據是可能的，這稱為“半關閉”（half-close）。 當一個Unix進程無論自愿地（調用exit或從main函數返回）還是非自愿地（收到一個終止本進程的信號）終止時，所有打開的描述符都被關閉，這也導致仍然打開的任何TCP連接上也發出一個FIN。 無論是客戶還是服務器，任何一端都可以執行主動關閉。通常情況是，客戶執行主動關閉，但是某些協議，例如，HTTP/1.0卻由服務器執行主動關閉。 #### php中的tcp php可通過socket函數,swoole擴展,stream流函數進行創建tcp協議的socket,綁定網卡端口,進行tcp服務端/客戶端操作 在php中,我們并不需要了解tcp的握手/揮手,我們只需要知道ip:port能連接/創建 一個tcp服務端/客戶端就行了 使用php的socket,我們可以直接發送字符串,接收的也是字符串,其他一切都是語言,操作系統所需要做的事, 我們只需要處理好字符串的完整性,例如我們使用php做tcp服務端 * 客戶端連接成功后,發送了一個"abcabcabcabc"的字符串 * 而服務端每次只接收9個字節,那第一次獲取只會接收到"abcabcabc"的殘缺字符串,需要繼續獲取數據 ### HTTP 超文本傳輸協議（HTTP，HyperText Transfer Protocol)是互聯網上應用最為廣泛的一種網絡協議。所有的WWW文件都必須遵守這個標準。設計HTTP最初的目的是為了提供一種發布和接收HTML頁面的方法。1960年美國人Ted Nelson構思了一種通過計算機處理文本信息的方法，并稱之為超文本（hypertext）,這成為了HTTP超文本傳輸協議標準架構的發展根基。Ted Nelson組織協調萬維網協會（World Wide Web Consortium）和互聯網工程工作小組（Internet Engineering Task Force ）共同合作研究，最終發布了一系列的RFC，其中著名的RFC 2616定義了HTTP 1.1。 #### 技術架構 HTTP是一個客戶端和服務器端請求和應答的標準（TCP）。客戶端是終端用戶，服務器端是網站。通過使用Web瀏覽器、網絡爬蟲或者其它的工具，客戶端發起一個到服務器上指定端口（默認端口為80）的HTTP請求。（我們稱這個客戶端）叫用戶代理（user agent）。應答的服務器上存儲著（一些）資源，比如HTML文件和圖像。（我們稱）這個應答服務器為源服務器（origin server）。在用戶代理和源服務器中間可能存在 多個中間層，比如代理，網關，或者隧道（tunnels）。盡管TCP/IP協議是互聯網上最流行的應用，HTTP協議并沒有規定必須使用它和（基于）它支持的層。 事實上，HTTP可以在任何其他互聯網協議上，或者在其他網絡上實現。HTTP只假定（其下層協議提供）可靠的傳輸，任何能夠提供這種保證的協議都可以被其使用。 通常，由HTTP客戶端發起一個請求，建立一個到服務器指定端口（默認是80端口）的TCP連接。HTTP服務器則在那個端口監聽客戶端發送過來的請求。一旦收到請求，服務器（向客戶端）發回一個狀態行，比如"HTTP/1.1 200 OK"，和（響應的）消息，消息的消息體可能是請求的文件、錯誤消息、或者其它一些信息。 HTTP使用TCP而不是UDP的原因在于（打開）一個網頁必須傳送很多數據，而TCP協議提供傳輸控制，按順序組織數據，和錯誤糾正。 通過HTTP或者HTTPS協議請求的資源由統一資源標示符（Uniform Resource Identifiers）（或者，更準確一些，URLs）來標識。 :-:  #### 過程解析 http一次請求的過程大概如下: * 用戶在瀏覽器輸入www.baidu.com * dns服務器解析/或者本機hosts,路由器hosts對比 獲得ip * 瀏覽器訪問默認端口80,則訪問的tcp地址為 ip:80 * tcp協議3次握手,建立連接 * 發送一個http request請求頭 * 服務器獲得http request請求頭,表明該次訪問為http訪問,解析http請求頭,獲得請求類型,請求格式,以及請求數據(cookie,get,post數據) * 服務器發送response響應數據,主動斷開 * 瀏覽器接收response響應數據,解析響應文本類型,解析數據,斷開連接 > https協議中,在請求以及響應時多了一層tls,ssl加密解密協議,默認端口從80變為了443 ### WebSocket