基础篇
一、TCP/IP网络模型
不同设备之间进程的通信，需要网络协议。网络协议是分层的。
前置知识
| 含义 | |
|---|---|
| TCP | 传输控制协议（transmission control protocol），基于字节流的传输层通信协议 |
| IP | 网际互联协议（Internet protocol），网络层协议 |
| UDP | 用户数据报协议（user datagram protocol），无连接的传输协议 |
| message | 报文，网络中交换与数据的数据单元 |
| MAC | 局域网地址（media access control address），用来确认网络设备位置的地址 |
1、应用层
application layer
应用软件为用户提供功能，将数据传递到下层的传输层，不关心数据如何传输。
2、传输层
transport layer
传输层有两个传输协议，TCP和UDP。
TCP：保证数据能够可靠传输给对方。当数据量很大，会将一个数据包分为TCP段，当一个TCP段丢失了，只需要再次发送这一个TCP段。
UDP：速度快，不可靠。
3、网络层
（1）概念
Internet layer
实际上的传输数据功能为网络层，网络层最常使用IP协议。
IP协议将传输层的报文作为数据部分，加上IP协议，组成IP报文 。IP报文太大，再次进行分片，得到一个即将发送到网络的IP报文。
（2）寻址
寻址过程中，先找到匹配的网络号，再去找到该网络号下对应的主机。
用IP地址给设备进行编号，IPv4协议，IP地址共32位，分为四段，每段8位。
IP地址分为：
网络号，负责标识该IP地址属于哪个子网。
主机号，同一子网下的不同主机。
（3）路由
两台设备是通过网关、路由器、交换机等众多设备连接起来的，数据包到达一个网络节点，就需要路由算法决定下一个走哪个路径。
路由器寻址就是找到目标地址的子网，将数据包发送给对应的网络。
IP协议的寻址作用是告诉我们下一步该去哪儿，路由则是根据下一步的目的地选择路径。
4、连接层
link layer
在IP头部加上MAC头部，封装成数据帧（data frame）发送到网络上。
因为数据传输是在以太网上进行的，以太网判断网络包的目的地和IP方式不同，需要加入MAC头部被以太网进行解析到目标设备地址。
总结：
网络接口层的传输单位是帧（frame）
IP 层的传输单位是包（packet）
TCP 层的传输单位是段（segment）
HTTP 的传输单位则是消息或报文（message）
但这些名词并没有什么本质的区分，可以统称为数据包。
二、网址到网页的实现过程
当在浏览器地址中输入网址后，到网页显示，期间发生了什么？
前置知识
| 含义 | |
|---|---|
| HTTP | 超文本传输协议（hyper text transfer protocol），一个简单的请求-响应协议。 |
| URL | 统一资源定位系统（uniform resource locator），因特网的万维网服务程序上用于指定信息位置的表示方法。 |
| DNS | 域名系统（domain name system），将域名和IP地址相互映射。 |
1、HTTP
浏览器解析URL，URL实际上是请求服务器的文件资源，没有路径名就是访问根目录下事先设置的默认文件。
对URL进行解析后，确定了web服务器和文件名，根据这些信息生成HTTP请求。
2、DNS
在发送HTTP请求前需要查询服务器域名对应的IP地址，通过DNS查询。
（1）基本介绍
在域名中，句点来分割，越靠右位置，层级越高。
根 DNS 服务器（.）
顶级域 DNS 服务器（.com）
权威 DNS 服务器（server.com）
客户端只需要找到任何一台DNS服务器，就可以找到根域DNS服务器，最终找到目标服务器。
（2）域名解析流程
3、协议栈
浏览器生成http请求后，调用socket库，委托操作系统中的协议栈工作。
协议栈包括两个部分：
收发数据的TCP/UDP协议
负责控制网络包收发操作的IP协议
4、TCP
HTTP协议是建立在TCP协议之上
三次握手：
在HTTP传输数据之前，需要TCP建立连接，通常称为三次握手建立连接。
客户端主动发起连接
服务端收到连接，返回客户端消息
客户端收到服务端发送过来的消息后，给服务端发送数据，客户端就建立连接了
服务端收到消息后，也建立了连接
三次握手，是保证双方都有发送和接收消息的能力。
5、IP
TCP模块在执行连接、收发、断开等各阶段操作时，都需要委托IP模块将数据包封装成网络包发送给通信对象。
6、MAC
生成IP头部之后，网络包还需要在IP头部的前面加上MAC头部，进行两点传输。
7、网卡
网络包只是一串二进制数字信息，需要通过网卡将数字信息转换成电信号在网线上运输，真正的发送给对方。
8、交换机
数据包准备离开子网，通过交换机到达路由器。
交换机是基于以太网设计的，俗称二层网络设备，交换机的端口不具有 MAC 地址。
9、路由器
路由器是基于 IP 设计的，俗称三层网络设备，路由器的各个端口都具有 MAC 地址和 IP 地址。
在网络包传输的过程中，源 IP 和目标 IP 始终是不会变的，一直变化的是 MAC 地址，因为需要 MAC 地址在以太网内进行两个设备之间的包传输。
数据包通过多个路由器，最终到达目标设备。
总结：
从浏览器地址栏中输入一个网址，到显示网页的流程如下：
首先，浏览器会去解析输入的URL，确定好服务器名称和资源路径；
根据DNS去查找到对应域名的服务器IP地址；
根据服务器IP地址信息和资源路径信息等生成HTTP请求；
该浏览器使用socket库，调用操作系统中的协议栈，将该HTTP请求加上TCP、IP、MAC，封装成数据包；
通过网卡，将该数据包二进制信息转成电信号，通过网线传输给交换机上；
交换机解析电信号，将数据包原封不到的发送给路由器；
经过多次路由后，找到目标设备，目标设备开始层层解析数据包。
三、Linux是如何收发网络包
1、OSI
为了使多种设备能通过网络互相通信，提出OSI（open system interconnection reference model），开放式系统互联通信参考模型。
应用层，负责给应用程序提供统一的接口；
表示层，负责把数据转换成兼容另一个系统能识别的格式；
会话层，负责建立、管理和终止表示层实体之间的通信会话；
传输层，负责端到端的数据传输；
网络层，负责数据的路由、转发、分片；
数据链路层，负责数据的封帧和差错检测，以及 MAC 寻址；
物理层，负责在物理网络中传输数据帧；
OSI只是概念上的分层，并没有具体实现方案。
2、Linux网络协议栈
3、Linux接受和发送网络包的流程
