[网络协议]趣谈网络协议（一）

第一章 通信协议概述

读后小结（一）

协议三要素

1. 语法 ：这一段内容要符合一定的规则和格式。例如，括号要成对，结束要使用分号等。
2. 语义：这一段内容要代表某种意义。例如，数字减去数字是有意义的，数字减去文本一般来说就没有意义。
3. 顺序：先干什么，后干什么。例如：可以先加上某个数值，然后再减去某个数值。

一个简单的网络过程

1. 先在浏览器里输入https://www.xxx.com,这是一个 URL(Uniform Resource Locator,统一资源定位符)。 浏览器只知道名字是"www.xxx.com"。于是，打开"地址簿"查找，通常为DNS协议(Domain Name Protocol),或者更为精准的HTTPDNS协议去查找。最终得到地址：106.114.138.24
2. 得到地址，浏览器打包请求，普通的浏览请求使用HTTP，对于安全性要求高的，使用HTTPS(Hyper Text Transfer Protocol,超文本传输安全协议)，两种协议里面都会写明“我要买什么”和“买多少”。
3. 浏览器将应用层封装后的网络包交给下一层传输层，通过socket编程来实现。传输层常用的是两种协议，UDP或者TCP。TCP会保证网络包能够到达目的地。传输层传输完毕后，浏览器会将网络包交给操作系统的网络层。网络层的协议是IP(Internet Protocol,互联网或网际协议)。在IP头里有源IP地址，以及目标IP地址。
4. 操作系统会判断IP是在本地还是在外地，此处的IP（例如电商服务器）是在外地。正如我们出国要去海关，网络包去外地要先去网关。操作系统启动时就会被DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机设置协议)配置IP地址，以及默认网关的IP地址192.16.1.1.
5. 操作系统使用ARP(Address Resolution Protocol地址解析协议)得到网关的MAC地址，并把IP包交给MAC层。网卡再将网络包发出去，由于网络包里面是有MAC地址的，因此它能够到达网关。
6. 网关收到网络包之后，判断下一步应该怎么走，网关里有路由表，路由表会告诉你去某个地址该怎么走。一旦跨越网关，就需要拿出IP头，网关通过常用的OSPF（Open Shortest Path First,开放式最短路径优先）协议和BGP（Border Gateway Protocol,边界网关协议）。
7. 城关与城关之间是一个国家，当网络包知道了下一步去哪个城关时，就要使用国家内部的MAC地址。通过下一个城关的MAC地址，找到下一个城关，再问下一步路怎么走，一直到走出最后一个城关。最后一个城关知道网络包要去的地方。于是，对着这个国家吼一声，谁是目标IP地址？目标服务器就会回复一个MAC地址。网络包过关后，通过这个MAC地址就能找到目标服务器。
8. 目标服务器发现MAC地址对上了，取下MAC头，发送给操作系统的网络层。发现IP地址也对上了，就取下IP头。IP头里会写上一层封装的是TCP，然后将其交给传输层，即TCP层。
9. 在TCP层里，每收到一个网络包，都会返回一个回复的网络包，即收到之后的回复。如果过段时间客户端还是没有收到回复，那么客户端的TCP层会重新发送这个网络包，还是上面的过程，直到收到平安到达的回复。
10. TCP头中有目标端口号，通过这个端口号，可以知道电商网站的进程正在监听这个端口号，这里假设一个Tomcat将这个网络包发送给了电商网络。
11. 电商网站的进程得到HTTP请求的内容，就知道了要买什么东西，买多少。电商网站的“接待员”通过RPC(Remote Procedure Call,远程过程调用)的方式来实现。
12. 当“接待员”发现相应的部门都已经处理完毕时，就回复一个HTTPS的包，告知下单成功。这个HTTPS的包会像来的时候一样，经过千难万险到达客户端，最终进入浏览器，显示支付成功。

思考题

当网络包到达一个网关的时候，可以通过路由表得到下一个网关的IP地址。为什么不直接通过IP地址去查找，而是要通过本地MAC地址去查找下一个网关呢？