Web与网络基础

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Web使用一种名为HTTP(HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议)的协议作为规范，完成从客户端到服务器端等一系列运作流程。可以说，Web是建立在HTTP协议上通信的。

3项WWW构建技术，分别是：作为页面的文本标记语言的HTML；作为文档传递协议的HTTP；指定文档所在地址的URL。

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的。而HTTP属于它内部的一个子集。

互联网协议族

TCP/IP 分层管理

TCP/IP协议族里最重要的一点就是分层。TCP/IP协议族按层次分别分为一下4层：应用层、传输层、网络层和数据链路层。
把TCP/IP层次化是有好处的。比如某个地方需要改变设计时，只要把需要变动的层替换掉就好了。把各层之间的接口部分规划好之后，每个层次内部的设计就能够自由行动了。

TCP/IP协议族各层的作用如下。

  • 应用层
    应用层决定了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。比如，FTP（文件传输协议）和DNS（域名系统）服务就是其中两类。
    HTTP协议也处于该层

  • 传输层
    传输层对上层应用层，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）和UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）。

  • 网络层（又名网络互连层）
    网络层用来处理在网络上流动的数据包。数据包是网络传输的最小数据单位。该层规定了通过怎样的路径（所谓的传输路线）到达对方计算机，并把数据包传送给对方。
    与对方计算机之间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线路。

  • 链路层（又名数据链路曾，网络接口层）
    用来处理连接网络的硬件部分。包括控制操作系统、硬件的设备驱动、NIC（网络适配器，即网卡），及光线等物理可见部分（还包括连接器等一切传输媒介）。硬件上的范畴均在链路层的作用范围内。

TCP/IP 通信传输流

TCP/IP分层

以HTTP为例，首先作为发送端的客户端在应用层（HTTP协议）发出一个想看某个Web页面的HTTP请求。

接着，为了传输方便，在传输层（TCP协议）把从应用层处收到的数据(HTTP请求报文）进行分割，并在各个报文上打上标记序号及端口号转发到网络层。

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。这样以来，发往网络的通信请求就准备齐全了。

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，才能算真正的接收到由客户端发送过来的HTTP请求。

TCP/IP传输过程

发送端在层与层之间传输数据时，每经过一层时必定会被打上一个所属的首部信息。反之，接收端在层与层传输数据时，每经过一层时会把对应首部消去。
这种把数据信息把封装起来的做法称为封装（encapsulate）。

IP、TCP 和 DNS

负责传输的IP协议

按层次分，IP（Internet Protocol）网络协议位于网络层。
IP协议的作用是把各种数据包传送给对方。而要保证确实传送到对方那里，则需要满足各类条件。其中两个重要的条件是IP地址和MAC地址。
IP地址致命了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。IP地址可变换，但MAC地址基本上不会更改。

在网络上，通常是经过多台计算机和网络设备中转才能连接到对方。而在进行中转时，会利用下一站中转设备的MAC地址来搜索下一个中转目标。这时，会采用ARP协议。ARP是一种用以解析地址的协议，根据通信方的IP地址就可以反查出对应的MAC地址。
ARP协议

无论哪台计算机、哪台网络设备，它们都无法全面掌握互联网中的细节。

确保可靠性的TCP协议

按层次分，TCP位于传输层，提供可靠的字节流服务。
所谓的字节流服务是指：为了方便传输，将大块数据分割成以报文段（segment）为单位的数据包进行管理。而可靠的传输服务是指，能够把大数据准确可靠地传给对方。

TCP传输中的三次握手

为了准确无误地将数据送达目标出，TCP协议采用了三次握手策略。用TCP协议把数据包送出去后，TCP不会对传送后的情况置之不理，它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——SYN（synchronize）和ACK（acknowledgement）。
发送端首先发送一个带SYN标志的数据包给对方。接收端收到后，回传一个带有SYN/ACK标志的数据包以示传达确认信息。最后，发送端再回传一个带ACK标志的数据包，代表握手结束。
TCP三次握手

负责域名解析的DNS服务

DNS服务是和HTTP协议一样一样位于应用层的协议。它提供域名到IP地址之间的解析服务。
用户通常使用主机名或域名来访问对方的计算机，计算机擅长处理数字而不是名称，因此，DNS服务应运而生。

DNS协议提供通过域名查找IP地址，或逆向从IP地址反查域名的服务。

传输过程

URI 和 URL

URI：统一资源标识符
URL：统一资源定位符

URI就是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所使用的协议类型名称。采用HTTP协议时，协议方案就是http。除此之外ftp、file等。

URI 用字符串标识某一互联网资源。而 URL 表示资源的地点（互联网上所处的位置）。可见URL是URI的子集。

绝对URI格式

绝对URI格式

  • 协议方案名
    使用http:或者https:等协议方案名获取访问资源时要指定协议类型。

  • 登录信息（认证）
    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。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hwong.cn这种DNS可解析的名称，或是192.168.1.1这类IPv4地址名。

  • 服务器端口号
    指定服务器连接的网络端口号。可选项，省略则自动使用默认端口号。

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

  • 片段标识符
    通常可标记出已获取资源中的子资源（文档内的某个位置）。可选项。

参考资料：《图解HTTP》第一章