服务器计算机通信协议
一、网络协议栈架构
OSI七层模型
在网络历史的早期,国际标准化组织(ISO)和国际电报电话咨询委员会(CCITT)共同出版了开放系统互联的七层参考模型,一台计算机操作系统中的网络过程包括从应用请求(在协议栈的顶部)到网络介质(底部),OSI参考模型把功能分成七个分立的层次。
层级 | 功能 |
应用层 | 提供网络服务给应用程序,如HTTP、FTP、SMTP等。 |
表示层 | 数据格式化、加密解密以及压缩解压。 |
会话层 | 建立、管理和终止会话。 |
传输层 | 提供端到端的数据传输服务,如TCP和UDP。 |
网络层 | 负责数据包的路由和转发,如IP协议。 |
数据链路层 | 将数据帧转换成适合在物理媒介上传输的信号。 |
物理层 | 处理物理连接,定义电压电平、电缆类型等物理特性。 |
TCP/IP四层模型
相较于OSI七层模型,TCP/IP协议栈则更为简化,分为四个层次:
(1)应用层
应用程序通过这一层访问网络,常见协议有FTP、HTTP、DNS和TELNET。
(2)传输层
包括TCP协议和UDP协议:
TCP:提供可靠的面向连接的数据传输服务。
UDP:提供无连接的数据报文传输服务。
(3)网络层
主要包括IP协议,ARP、RARP协议,ICMP协议等,负责数据包的路由选择和发送。
(4)网络接口层
是TCP/IP协议的基层,负责数据帧的发送和接收。
二、TCP协议
“三次握手”连接建立
TCP协议中建立连接需要经过三次握手的过程:
第一次握手:客户端发送SYN包到服务器,进入SYN_SEND状态。
第二次握手:服务器收到SYN包后,回复确认ACK包并发送自己的SYN包,进入SYN_RECV状态。
第三次握手:客户端收到服务器的SYN+ACK包后,向服务器发送确认包ACK,双方进入ESTABLISHED状态。
“四次挥手”连接终止
由于TCP连接时全双工的,每个方向都必须要单独进行关闭:
第一次挥手:Client发送一个FIN,用来关闭Client到Server的数据传送。
第二次挥手:Server收到FIN后,发送一个ACK给Client,确认序号为收到序号+1。
第三次挥手:Server发送一个FIN,用来关闭Server到Client的数据传送。
第四次挥手:Client收到FIN后,发送一个ACK给Server,确认序号为收到序号+1,完成四次挥手。
三、IP协议
IP地址分类
IP地址具有唯一性,根据用户性质的不同,可以分为5类:
(1)A类地址
范围:1.0.0.1—126.155.255.254
用途:保留给政府机构。
(2)B类地址
范围:128.0.0.1—191.255.255.254
用途:分配给中等规模的公司。
(3)C类地址
范围:192.0.0.1—223.255.255.254
用途:分配给任何需要的人。
(4)D类地址
范围:224.0.0.1—239.255.255.254
用途:用于组播。
(5)E类地址
范围:240.0.0.0—255.255.255.255
用途:用于实验。
子网掩码与CIDR表示法
子网掩码用于区分IP地址中的网络部分和主机部分,常见的有255.255.255.0(/24)表示法,CIDR表示法通过斜线后跟数字表示子网掩码长度,24表示255.255.255.0。
四、相关问题与解答
1.什么是TCP协议中的三次握手?它是如何工作的?
答:三次握手是TCP协议中建立连接的一种机制,它包括以下步骤:
1、第一次握手:客户端发送SYN包到服务器,进入SYN_SEND状态。
2、第二次握手:服务器收到SYN包后,回复确认ACK包并发送自己的SYN包,进入SYN_RECV状态。
3、第三次握手:客户端收到服务器的SYN+ACK包后,向服务器发送确认包ACK,双方进入ESTABLISHED状态。
这个过程确保了双方都有能力发送和接收数据,从而建立了可靠的通信连接。
2.为什么需要四次挥手来终止一个TCP连接?
答:由于TCP连接时全双工的,每个方向都必须要单独进行关闭,因此需要四次挥手来终止一个TCP连接:
1、第一次挥手:Client发送一个FIN,用来关闭Client到Server的数据传送。
2、第二次挥手:Server收到FIN后,发送一个ACK给Client,确认序号为收到序号+1。
3、第三次挥手:Server发送一个FIN,用来关闭Server到Client的数据传送。
4、第四次挥手:Client收到FIN后,发送一个ACK给Server,确认序号为收到序号+1,完成四次挥手。
这个过程确保了双方都已经完成了数据的发送和接收,从而安全地终止连接。
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