[系统运维]计算机网络原理学习笔记_简要总结

CS架构与BS架构

CS架构
服务器-客户机，即Client-Server(C/S)结构。C/S结构通常采取两层结构。服务器负责数据的管理，客户机负责完成与用户的交互任务。
客户机通过局域网与服务器相连，接受用户的请求，并通过网络向服务器提出请求，对数据库进行操作。服务器接受客户机的请求，将数据提交给客户机，客户机将数据进行计算并将结果呈现给用户。服务器还要提供完善安全保护及对数据完整性的处理等操作，并允许多个客户机同时访问服务器，这就对服务器的硬件处理数据能力提出了很高的要求。
在C/S结构中，应用程序分为两部分:服务器部分和客户机部分。服务器部分是多个用户共享的信息与功能，执行后台服务，如控制共享数据库的操作等;客户机部分为用户所专有，负责执行前台功能，在出错提示、在线帮助等方面都有强大的功能，并且可以在子程序间自由切换。
C/S结构在技术上已经很成熟，它的主要特点是交互性强、具有安全的存取模式、响应速度快、利于处理大量数据。但是C/S结构缺少通用性，系统维护、升级需要重新设计和开发，增加了维护和管理的难度，进一步的数据拓展困难较多，所以C/S结构只限于小型的局域网

BS架构
B/S架构即浏览器和服务器架构模式，是随着Internet技术的兴起，对C/S架构的一种变化或者改进的架构。在这种架构下，用户工作界面是通过WWW浏览器来实现，极少部分事务逻辑在前端（Browser）实现，但是主要事务逻辑在服务器端(Server)实现，形成所谓三层3-tier结构。B/S架构是WEB兴起后的一种网络架构模式，WEB浏览器是客户端最主要的应用软件。这种模式统一了客户端，将系统功能实现的核心部分集中到服务器上，简化了系统的开发、维护和使用。客户机上只要安装一个浏览器（Browser），如Netscape Navigator或Internet Explorer，服务器安装Oracle、Sybase、Informix或 SQL Server等数据库。浏览器通过Web Server同数据库进行数据交互。 这样就大大简化了客户端电脑载荷，减轻了系统维护与升级的成本和工作量，降低了用户的总体成本(TCO)。

网络通信

网络存在的意义就是跨地域数据传输，我们将这个过程称之为通信
网络是用物理链路将各个孤立的工作站或主机相连在一起，组成数据链路，从而达到资源共享和通信的目的。通信是人与人之间通过某种媒体进行的信息交流与传递。网络通信是通过网络将各个孤立的设备进行连接，通过信息交换实现人与人，人与计算机，计算机与计算机之间的通信。
网络通信中最重要的就是网络通信协议。当今网络协议有很多，局域网中最常用的有三个网络协议：MICROSOFT的NETBEUI、NOVELL的IPX/SPX和TCP/IP协议。应根据需要来选择合适的网络协议。

简单理解:网络=物理链接介质+互联网通信协议

OSI七层协议/网络七层协议

OSI是一个开放性的通信系统互连参考模型，它是一个定义得非常好的协议规范。OSI模型有7层结构，每层都可以有几个子层。 OSI的7层从上到下分别是 7 应用层 6 表示层 5 会话层 4 传输层 3 网络层 2 数据链路层 1 物理层 ；其中高层（即7、6、5、4层）定义了应用程序的功能，下面3层（即3、2、1层）主要面向通过网络的端到端，点到点的数据流。

各层的功能
应用层
与其它计算机进行通讯的一个应用，它是对应应用程序的通信服务的。例如，一个没有通信功能的字处理程序就不能执行通信的代码，从事字处理工作的程序员也不关心OSI的第7层。但是，如果添加了一个传输文件的选项，那么字处理器的程序就需要实现OSI的第7层。示例：TELNET，HTTP，FTP，NFS，SMTP等。
表示层
这一层的主要功能是定义数据格式及加密。例如，FTP允许你选择以二进制或ASCII格式传输。如果选择二进制，那么发送方和接收方不改变文件的内容。如果选择ASCII格式，发送方将把文本从发送方的字符集转换成标准的ASCII后发送数据。在接收方将标准的ASCII转换成接收方计算机的字符集。示例：加密，ASCII等。
会话层
它定义了如何开始、控制和结束一个会话，包括对多个双向消息的控制和管理，以便在只完成连续消息的一部分时可以通知应用，从而使表示层看到的数据是连续的， 在某些情况下，如果表示层收到了所有的数据，则用数据代表表示层。示例：RPC，SQL等。
传输层
这层的功能包括是选择差错恢复协议还是无差错恢复协议，及在同一主机上对不同应用的数据流的输入进行复用，还包括对收到的顺序不对的数据包的重新排序功能。示例：TCP，UDP，SPX。
网络层
这层对端到端的包传输进行定义，它定义了能够标识所有结点的逻辑地址，还定义了路由实现的方式和学习的方式。 为了适应最大传输单元长度小于包长度的传输介质，网络层还定义了如何将一个包分解成更小的包的分段方法。示例：IP，IPX等。
数据链路层
它定义了在单个链路上如何传输数据。 这些协议与被讨论的各种介质有关。示例：ATM，FDDI等。
物理层
OSI的物理层规范是有关传输介质的特性，这些规范通常也参考了其他组织制定的标准。 连接头、帧、帧的使用、电流、编码及光调制等都属于各种物理层规范中的内容。物理层常用多个规范完成对所有细节的定义。示例：Rj45，802.3等。

简单理解版本，五层协议

协议指的是规定数据的组织格式
一般的格式：头部+数据部分

五层协议
应用层
传输层
网络层
数据链路层(ethernet以太网协议)
物理层(负责发送电信号,单纯的电信号毫无意义，必须对其进行分组)

简单理解就是一个快递被打包然后输送然后收货，再拆包的过程


打包的过程：数据外加头
拆包的过程：拆掉头获取数据

ethernet头+ip头+tcp头+应用层的头+应用层数据

对数据链路层的一点补充

，

• 规定1：一组数据称为一个数据帧

• 规定2：数据帧分成两部分:头+数据
  头包含：源地址与目标地址，该地址是mac地址(每台电脑的唯一标识)
  数据包含：包含的是网络层发过来的整体的内容

• 规定3：规定但凡接入互联网的主机必须有一块网卡，每块网卡在出厂时都烧制好一个全世界独一无二的地址，该地址称之为mac地址

以太网协议的工作方式是广播(即通讯靠吼)

对网络层的一点补充

目的：
划分广播域，以期降低网络负担
每个广播域要想接通外部网络，一定要有一个网关帮内部的计算机转发包到公网
网关与外界通信依靠是路由协议

• 规定1：一组数据称为一个数据包
• 规定2：数据帧分成两部分:头+数据
  头包含：源地址与目标地址，该地址是IP地址
  数据包含的：传输层发过来的整体的内容

划分方法与IP地址等有关内容:详见

对传输层的一点补充

tcp\udp:基于端口
端口范围0-65535，0-1023为系统占用端口
ip+port=全世界范围内独一无二的一个基于网络通信的应用程序的标识
比如我可以通过该信息判断当前的请求来自哪台电脑的哪个客户端

基于tcp协议建立通信之前：必须有一个双向通信的链接

三次握手建立链接

建立链接是为了传数据做准备的，三次握手即可

第一次握手：建立连接时，客户端发送syn包（seq=j）到服务器，并进入SYN_SENT状态，等待服务器确认；SYN：同步序列编号（Synchronize Sequence Numbers）。

第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户端的SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（seq=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态。

第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1)，此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED（TCP连接成功）状态，完成三次握手。

四次挥手断开链接

断开链接时，由于链接内有数据传输，所以必须分四次断开
（1） TCP客户端发送一个FIN，用来关闭客户到服务器的数据传送。
（2） 服务器收到这个FIN，它发回一个ACK，确认序号为收到的序号加1。和SYN一样，一个FIN将占用一个序号。
（3） 服务器关闭客户端的连接，发送一个FIN给客户端。
（4） 客户端发回ACK报文确认，并将确认序号设置为收到序号加1。

tcp是可靠传输的
发送数据必须等到对方确认后才算完成，才会将自己内存中的数据清理掉，否则重传

ps：当服务端大量处于TIME_WAIT状态时意味着服务端正在经历高并发

tcp协议的半连接池

限制的是同一时刻的请求数，而非连接数
backlog
[链接请求1,链接请求2,链接请求3,链接请求5]

对应用层的一点补充

可以自定义协议→头+数据
自定义协议需要注意的问题：

• 两大组成部分：头部+数据部分
  -头部：放对数据的描述信息
  比如：数据要发的目标，数据的类型，数据的大小
  数据部分：想要发的数据的内容

• 头的长度必须固定
  因为接收端要通过头部获取所接接收数据的详细信息

常见的协议有:http https ftp