《圖解HTTP》--TCP/IP初識

標籤：大數   資料連結層   習慣   tin   訪問   使用者數   報文   access   nic   

一、TCP/IP協議族

　　電腦與網路裝置要相互連信，雙方就必須基於相同的方法。比如，如何探測到通訊目標、由哪邊發起通訊，使用哪種語言進行通訊，怎麼結束通訊等規則都需要事先確定。所有的這一切都需要一種規則，這種規則稱之為協議（protocol），也叫握手。

　　

　　像這樣把互連網相關聯的協議集合起來總稱為TCP/IP。

二、TCP/IP的分層管理

　　這裡暫且不談OSI模型，TCP/IP協議族按層次分別為：應用程式層、傳輸層、網路層和資料連結層。處於應用程式層上的應用可以只考慮指派給自己的任務，而不用弄清對方在地球上的哪個地方、對方的傳輸路線是怎樣的、能否確保傳輸送達等問題。

　　TCP/IP協議族各層的作用如下：

　　應用程式層

　　應用程式層決定了向使用者提供應該服務時通訊的活動。TCP/IP協議族內預存了各類通用的應用服務。比如，FTP（File Transfer Protocol，檔案傳輸通訊協定）和DNS（Domain Name System，網域名稱系統）服務就是其中的兩類。HTTP協議也處於該層。

　　傳輸層

　　傳輸層對上層應用程式層，提供處於網路連接中兩台電腦之間的資料轉送。在傳輸層有兩個性質不同的協議：TCP（Transmission Control Protocol，傳輸控制通訊協定）和UDP（User Data Protocol，使用者資料包通訊協定）。

　　網路層（又名網路互連層）

　　網路層用來處理在網路上流動的資料包。資料包是網路傳輸的最小資料單位。該層規定了通過怎樣的路徑（所謂的傳輸路線）到達對方電腦，並把資料包傳送給對方。與對方電腦之間通過多台電腦或網路裝置進行傳輸時，網路層所起的所用就是在眾多的選項內選擇一條傳輸路線。

　　鏈路層（又名資料連結層，網路介面層）

　　用來處理串連網路的硬體部分。包括控制作業系統、硬體的裝置驅動、NIC（Network Interface Card，網路介面卡，即網卡），及光纖等物理可見部分（還包括連接器等一切傳輸媒介）。硬體上的範疇均在鏈路層的作用範圍之內。

三、TCP/IP通訊傳輸層

　　

　　

　　利用TCP/IP協議族進行網路通訊時，會通過分層順序與對方進行通訊。發送端從應用程式層往下走，接收端則往應用程式層上走。

　　我們利用HTTP舉例來說明，首先作為發送端的用戶端在應用程式層（HTTP協議）發出一個想看某個Web頁面請求的HTTP請求。接著，為了傳輸方便，在傳輸層（TCP協議）把從應用程式層處接收到的資料（HTTP請求報文）進行分割，並在各個報文上打上標記序號及連接埠號碼後轉寄給網路層。在網路層（IP協議），增加作為通訊目的的MAC地址後轉寄給鏈路層。這樣一來，發往網路的通訊請求就準備齊全了。在接收端的伺服器在鏈路層接收到資料，按序往上層發送，一直到應用程式層。當傳輸到應用程式層，才算真正接收到由用戶端發送過來的HTTP請求。

　　

　　

　　發送端在層與層之間傳輸資料時，每經過一層時必定會被打上一個該層所屬的首部資訊。反之，接收端在層與層傳輸資料時，每經過一層時彙報對應的首部消去。

　　這種把資料資訊封裝起來的做法成為封裝。

四、TCP/IP中的TCP、IP、DNS

　　這三個協議與HTTP協議關係密切，以下進行淺談。

　　1. IP協議

　　按層次分，IP（Internet Protocol）網際協議位於網路層。Internet Protocol這個名詞可能聽起來有點誇張，但事實正是如此，因為幾乎所有使用網路的系統都會用到IP協議。TCP/IP協議族中的IP指的就是網際協議。可能會有人把“IP”和“IP地址”搞混，“IP”其實是一種協議的名稱。

　　IP協議的作用是把各種資料包傳送給對方。而要保證確實傳送到對方那裡，則需要滿足各類條件。其中兩個重要的條件是IP地址和MAC地址（Media Access Control Address）。IP地址指明了節點被分配到的地址，MAC地址是指網卡所屬的固定地址。IP地址可以和MAC地址進行配對。IP地址可變換，但MAC地址基本上不會改變。

　　IP間的通訊依賴MAC地址。在網路上，通訊的雙發在同一區域網路（LAN）內的情況是很少的，通常是經過台電腦和網路裝置中轉才能串連到對方。而在進行中轉時，會利用下一站中轉裝置的MAC地址來搜尋下一個中轉目標。這是，會採用ARP協議（Address Resolution Protocol）。ARP是一種用以解析地址的協議，根據通訊方的IP地址就可以反查出對應的MAC地址。

　　在到達通訊目標前的中轉過程中，那些電腦和路由器等網路裝置只能獲悉很粗略的傳輸路線。這種機製成為路由選擇（routing），有點像快遞公司的送貨過程。想要寄快遞的人，只要將自己的貨物送到集散中心，就可以知道快遞公司是否肯收件發貨，該快遞公司的集散中間檢查貨物的送達地址，明確下閘該送往那個地區的集散中心。接著，那個地區的集散中心自然會判斷能否送到對方的家中。

　　傳輸的大致過程：

　　

 

　　2. TCP協議

　　按層次分，TCP位於傳輸層，提供可靠的位元組流服務。所謂的位元組流服務（Byte Stream Service）是指，為了方便傳輸，將大塊資料分割成以報文段（segment）為單位的資料包進行管理。而可靠的傳輸服務是指，能夠把資料準確可靠的傳送給對方。一言以蔽之，TCP協議為了更容易傳輸大資料才把資料分割，而且TCP協議能夠確認資料最終是否送達對方。

　　為了準確無誤的將資料送達目標處，TCP協議採用了三向交握（three-way handshaking）策略。用TCP協議把資料包送出去後，TCP不會對傳送後的情況置之不理，它一定會向對方確認是否成功送達。握手過程中使用了TCP的標誌（flag）–SYN（synchronize）和ACK（acknowledgement）。

　　

　　若在握手過程中某個階段莫名中斷，TCP協議會再次以相同的順序發送相同的資料包。

　　3. DNS服務

　　DNS（Domain Name System）服務是和HTTP協議一樣位於應用程式層的協議。它提供網域名稱到IP地址之間的解析服務。

　　電腦既可以被賦予IP地址，也可以被賦予主機名稱和網域名稱。比如www.baidu.com。使用者通常使用主機名稱或網域名稱來訪問對方的電腦，而不是通過IP地址來訪問。因為與IP地址的一組純數字相比，用字母配合數位表示形式來指定電腦名稱更符合人類的記憶習慣。但要讓電腦去理解名稱，相對而言就變得困難了。因為電腦更擅長處理一長串數字。為瞭解決上述的問題，DNS服務應運而生。DNS協議通過提供網域名稱尋找IP地址，或逆向從IP地址反查網域名稱的服務。

　　

五、TCP/IP協議中的各個協議和HTTP協議的關係

　　通過下面從用戶端輸入URL到顯示出頁面發生了什麼來瞭解下IP協議、TCP協議和DNS服務在使用HTTP協議的通訊過程中各自發揮了哪些作用。

 

《圖解HTTP》--TCP/IP初識