TCP/IP协议

今天在看一个异步请求的时候，觉得自己对于前后端的交互不是很理解，是我的计算机网络知识比较薄弱，就看了一些视频和文章，推荐下面这篇文章，和学习前端的小伙伴们一起分享。
web browser通过指定的url，从web服务器端获取文件资源信息，然后显示出页面。web使用的就是HTPP。超文本传输协议。

网络基础

通常使用的网络，包括互联网，是在TCP/IP协议族的基础上运作，HTTP属于它内部的一个子集

计算机与网络设备要相互通信，双方就必须基于相同的方法。例如，如何探测到通信目标、由哪一边先发起通信、使用哪种语言进行通信、怎样结束通信等规则都需要事先确定

不同的硬件、操作系统之间的通信，所有的一切都需要一种规则，这种规则被称为 协议protocol， 而TCP/IP是互联网相关协议的各类协议族的总称
下面这个图有助于理解：
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TCP/IP协议族

作用：
IP协议：指定数据发送目的地的IP地址以及通过路由器转发数据
TCP协议：通过数据发送者和接收者相互回应对方发来的确认信号，可靠的传输数据
协议中存在各式各样的内容。电缆的规格到IP地址的选定方法，寻找异地用户的方法、双方建立通信的顺序，以及Web页面显示需要的步骤，等等之类的

TCP/IP分层

TCP/IP 4层：应用层，传输层，网络层，数据链路层
分层的好处：

1.修改协议时，只需把需要变动的层替换就可以，改动比较自由。如整个协议不分层，只有一个整体，即使有一个改变地方需要改变设计，就得把所有不分整体替换
2.层次化之后，设计也变得相对简单。处于应用层上的应用考虑分派给自己的任务，而不必清楚对方在哪个地方，对方的传输路线是怎样的、是否能确保传输送达

应用层：决定向用户提供应用服务时通信的活动

TCP/IP协议族内预存了各类通用的应用服务。例如：FTP(File Transfer Protocl),文件传输协议;DNS(Domain Name System)域名系统。HTTP协议也在应用层。、

传输层：为上一层的应用层，提供处于网络连接中的两台计算机之间的数据传输。

在传输层，有两个性质不同的协议：TCP(Transmission Control Protocol)传输控制协议,UDP(User Data Protocl)用户数据报协议

网络层：处在网络流动上的数据报

数据报是网络传输的最小数据单位
该层规定了通过怎样的路径才能到达对方的计算机，并把数据报传送给对方。与对方计算机之间的通过多台计算机或网络设备进行传输时，网络层所起的作用就是在众多的选项内选择一条传输路线

链路层：处理链接网络的硬件部分

包括控制控制操作系统，硬件的设备驱动，NIC（Network Interface Card）网卡，光纤物理硬件部分。硬件上的范畴均在链路层的作用范围之内。

TCP/IP通信传输流

利用TCP/IP协议族进行网络通信时，通过分层的顺序与对方进行通信，发送端从应用层往下走，接受端则向应用层，向上层走
举例说明：

####HTTP通信举例
HTTP 通信举例

1.作为发送端的客户端在应用层，遵循HTTP协议，发出一个显示某个Web页面的HTTP请求
2.为了传输方便，在传输层TCP协议下，把从应用层处，收到的数据，也就是HTTP请求报文，进行分割，并在各个报文打上标记序号以及端口号后，转发给网络层
3.在网络层，IP协议，增加作为通信目的地的MAC地址后，转发给链路层。到了此时，发往通信的请求就准备齐全
4.接收端的服务器在链路层接收到数据，按序往上层发送，一直到应用层

当传输到应用层，才能算真正接收到由客户端发送过来的HTTP请求

发送端在层与层之间传输数据时，每经过一层，必定会被打上一个该层所属的首部信息。反之，接收端在层与层传输数据时，每经过一层会把对应的首部消去

过程之中，把数据信息包装起来的做法称为封装

1.2 与HTTP关系密切的协议：IP、TCP和DNS

1.2.1 负责传输的IP协议

按层次分，IP(Internet Protocol)网际协议位于网络层。 几乎所有使用网络的系统都会用到IP协议

IP协议的作用是把各种数据包传给对方。而要保证确实传到对方那里，有两个重要的条件IP 地址和MAC 地址(Media Access Control Address)

IP地址指明路节点被分配到的地址
MAC地址是指网卡所属的固定地址
IP地址可以和MAC地址进行配对，但是IP地址可以变换，MAC地址基本是固定不变的。

使用ARP协议凭借MAC地址进行通信

IP间的通信依赖MAC地址
一般，通信双方都不在同一局域网LAN内，通常是经过多台计算机和网络设备中转才能连接到对方。在进行中转时，会利用下一站的中转设备的MAC地址搜索下一个中转目标。
在 搜素中转目标时需要ARP（Address Resolution Rrotocol）协议，ARP是一种用以解析地址的协议，根据通信双方的IP地址就可以反差出MAC地址。

1.2.2 确保可靠的TCP协议

TCP位于传输层，提供可靠的字节流服务

字节流服务：将大数据分割成以报文段（Byte Stream Service）为单位的数据报进行管理
可靠：指的就是将数据准确可靠的传给对方
概括：TCP协议为了更容易传送大数据，才把数据分割，而且TCP协议能够确认数据最终是否送达对方

三次握手

用TCP协议将数据包送出去之后，TCP一定会向对方确认是否成功送达

握手过程中使用了TCP的标志flag——SYN(synchronzie)和ACK(acknowledgement)

3次握手

发送端首先发送一个带SYN标志的数据包给对方。接收端收到以后，回传一个带有ACK标志的数据包，代表握手结束

握手过程中，某个阶段莫名中断，TCP协议会再次以相同的顺序发送相同的数据包

然而3次握手也并不一定能确保数据100%准确送到

负责域名解析的DNS服务

DNS(Domain Name System)服务和HTTP协议一样是位于应用层的协议，提供域名到IP地址之间的解析服务，计算机既可以被赋予IP地址，也可以被赋予主机名和域名，例如：www.baidu.com
域名相比较起IP地址，更利于网站的推广
但是对于计算机而言，理解域名比理解IP地址要困难的多，因为计算机更擅长处理一长串数字

DNS协议

DNS协议作用：通过域名来查找IP地址，或逆向从IP地址反查域名的服务

1.3 各种协议与HTTP协议的关系

1.4 URI 和 URL

作用：

URI:用字符串表示某一个互联网资源

URL:统一资源定位符，访问Web页面时，需要的网页地址。表示资源所在地点，所处的位置

URL是URI的子集

1.4.1 URI统一资源标识符

URI是Uniform Resource Identifier

Uniform：
规定统一的格式可以方便处理多种不同类型的资源，不用再根据上下文环境来识别资源指定的访问方式。加入新的协议方案也更容易，例如http:或ftp:

Resource：
资源，指的是可标示的任何东西。除了文档文件，图像，或服务（如天气预报）等能够区别于其他类型的，全都可以作为资源。资源不仅可以是单一的，也可以是多数的集合体

Identifier：
可标示的对象。也称为标识符

URI就是由某个协议方案表示的资源的定位标识符，协议方案是指访问资源使用的协议类型名称

采用HTTP协议时，协议方案就是http，还有ftp,mailto,telnet,file等。标准的协议方案有30多种

URI 举例

1.7.2 URL格式

表示指定的URI，要使用涵盖全部信息的绝对URI，绝对URL，相对URL

相对URI:是指从浏览器中基本URI处指定的URL，例如image/logo.png

对URI格式

协议方案名：
使用http:或https:等协议方案名称获取访问资源时要指定协议类型，不区分字母大小写，最后附一个:

登录信息：可选项
指定用户名和密码作为从服务器端获取资源时，必要的登录信息，也就是身份认证，可选项

服务器地址：
使用绝对URI必须指定待访问的服务器地址。地址可以是IP地址，也可以是DNS可以解析的域名

服务器端口号：可选项
指定服务器连接的网络端口号。可选项，省略使用默认端口号

带层次的文件路径：
指定服务器上的文件路径来定位特指的资源

查询字符串：可选项
针对已指定的文件路径内的资源，可以使用查询字段传入任意参数，可选项

片段标识符：可选项
使用片段标识符通常可以标记出已获取资源中的子资源，文档内的某个位置

2. 简单的HTTP协议

主要是对HTTP协议结构讲解，主要使用HTTP/1.1版本

HTTP协议用于客户端和服务端之间的通信
HTTP协议和TCP/IP协议族内的其他众多的协议相同，用于客户端和服务器之间的通信
请求访问文本或图像等资源的一端称为客户端，而提供资源的响应的一端称为服务器端
使用HTTP能够明确区分哪一端是客户端，哪一端是服务端

2.1 通过请求和响应的交换达成通信

HTTP协议规定，请求从客户端发出，最后服务器端响应该请求并返回。也就是说，肯定是先从客户端开始建立通信的，服务器端在没有接受到请求之前不会响应

具体示例：

GET请求示例：
请求头报文中的内容：

GET/index.html HTTP/1.1Host:hackr.jp

含义：请求访问某台HTTP服务器上的/index.htm页面资源
起始行开头的GET表示请求访问服务器的类型，称为方法method。随后的字符串/index.htm指明了请求访问的资源对象，也叫做请求URI，request-URI。最后的HTTP/1.1，就是HTTP的版本号，用来提示客户端使用的HTTP协议功能
请求报文是由请求方法、请求URL、协议版本、可选的请求首部字段和内容实体构成的

请求报文
用于HTTP协议交互的信息被称为HTTP报文

响应报文
200表示请求的处理结果的状态码status code，OK是原因短语reason-phrase
下一行显示了创建响应的日期时间，是首部字段header first内的一个属性
接着，空行；之后，便是资源的实体entity body

2.2 HTTP是不保存状态的协议

HTTP协议自身不具备保存之前发送过的请求或响应的功能
HTTP是一种不保存状态，无状态stateless协议，也就是HTTP这个级别，协议对于发送过的请求或响应都不做持久化处理
为了实现期望的保持状态功能，引入了cookie
使用HTTP协议时，每当有新的请求时，就会有对应的新响应产生。协议本身并不保留之前一切的请求或响应报文的信息
HTTP协议使用URI定位互联网上的资源

2.3 HTTP方法

GET:获取资源

GET 请求
GET方法用于请求访问已被URI识别的资源，指定的资源经服务器端解析后返回响应内容
如果请求的资源是文本，就保持原样返回；如果是像CGI(Common Gateway Interface)通用网关接口那样的程序，则返回执行后的结果

POST：传输实体主体

PUT 请求响应
PUT:用于传输文件，就像FTP协议的文件上传一样，要求在请求报文的主体中包含文件内容，然后保存到请求URI指定的位置，但由于HTTP/1.1的PUT方法自身不带验证机制，一般不采用
HEAD:和GET方法一样，只是返回报文主体部分，用于确认URI的有效性及资源更新的日期时间等
DELETE:删除文件，一般也不用
OPTIONS:询问支持的方法，用来查询针对请求URI指定的资源支持的方法

2.4 使用Cookie的状态管理

由于HTTP是无状态协议，不会对之前发生过的请求和响应的状态进行管理
当要实现类似保存的登录信息这样的需求时，引入了cookie
Cookie会根据从服务端发送的响应内的一个叫做Set-Cookie的首部字段信息，通知客户端保存Cookie。当下次客户端再往该服务器发送请求时，客户端会自动在请求报文中加入Cookie值，然后发送出去
服务器端发现客户端发送过来的Cookie后，会主动检查是从哪一个客户端发来的连接请求，然后对比服务器上的记录，最后得到之前的状态信息
* 没有Cookie消息状态时，第1次请求

没有Cookie消息状态时
存入Cookie信息，第2次请求

存入Cookie信息，第2次请求
HTTP请求报文或响应报文

HTTP请求报文或响应报文

3. HTTP报文内的HTTP信息

HTTP通信过程包括从客户端发往服务器及从服务端返回客户端的响应

3.1 HTTP报文

用于HTTP协议交互的信息被称为HTTP报文。请求端的HTTP报文叫做请求报文，响应端的叫做响应报文。HTTP报文本身是由多行数据结构构成的字符串文本，用CR+LF作换行符
HTTP报文大致可以分为报文首部和报文主体两块，两者由最早出现的空行分隔开，一般并不一定有报文主体

报文结构

3.2 请求报文及响应报文的结构

请求报文和响应报文结构

请求报文及响应报文 示例
1.请求行：包含用语请求的方法，请求URI和HTTP版本
2.状态行：包含表明响应结果的状态码，原因短语和HTTP版本
3.首部字段：包含表示请求和响应的各种条件和属性的各类首部，一般有4种，通用首部，请求首部，响应首部，实体首部
4.其他：可能包含HTTP的RFC里未定义的首部，cookie等