OSI七层模型和TCP/IP四层模型

通信时需要用到网络模型来进行数据封装。一层一层封装和拆包。

OSI 模型把网络通信的工作分为 7 层，从下到上分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

分层太多，增加了网络工作的复杂性。 简化为4 层TCP/IP 模型。

程序发送数据的流程 

程序要发送数据如下：

1.数据传递给TCP协议层（传输层）

2.TCP协议将数据分段并标识序列号，记录数据段发送时间和状态，便于数据重传和确认。

3. IP协议封装TCP协议传递过来的数据段，在数据包的头部添加源地址、目的地址等信息。同时，IP协议会通过路由算法选择合适路径发送数据包到目的地址。

 IP地址，DNS，MAC地址，端口号

IP地址：标识位置。在网络上通信时，必须要知道对方的 IP 地址。根据IP找到对方地理位置。

DNS：域名和IP的映射。因为ip是一大串可能记不住，所以可以输入域名，通过DNS找到ip，从而访问想要的地址。

MAC地址：标识电脑。计算机出厂时，MAC 地址已经被写死到网卡。局域网中的路由器/交换机会记录每台计算机的 MAC 地址。

端口号：标识网络程序。例如，Web 服务的端口号是 80，FTP 服务的端口号是 21，SMTP 服务的端口号是 25。

网络通信的数据包中会有 IP 地址、 MAC 地址、端口。（下面会具体讲解）

1.通过IP找到目标的地理位置

2.通过MAC找到具体是哪台计算机

3.通过端口找到是哪个进程。

套接字socket

应用程序通过一个Socket建立一个远程连接，Socket内部通过一个TCP/IP协议把数据传输到网络。

简单的通信流程：

• 服务器先启动，等待客户端主动连接。
• 三次握手建立连接。
• 客户端发送数据，服务器接收数据，处理该请求，发回一个响应。循环这个过程。
• 客户端关闭连接，服务器收到后也关闭对应的 Socket，然后结束运行或者等待新的客户连接。

 int socket(int af, int type, int protocol);

af：地址族(adress family)，IP地址类型。

AF_UNIX：同一机器进程间通信。AF_INET：IPV4协议的TCP和UDP。AF_INET6：IPV6协议的TCP和UDP。

type：套接字类型。

SOCK_STREAM：流式，TCP，面向连接。

SOCK_DGRAM：报文，UDP，无连接。

protocol：传输协议。一般不填，默认为0。

IPPROTO_TCP ：TCP传输协议。

IPPTOTO_UDP：UDP 传输协议。

s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

服务器套接字函数：

s.bind(host,port)：绑定地址到套接字

s.listen(n)：开始TCP监听，n表示接受n个排队，所以最大连接数为：n+1

s.accept()：阻塞式建立TCP连接，等待客户端请求

客户端套接字函数：

s.connect(host,port)：建立TCP服务连接

s.connect((host,port))：同上，但是传入的是个元组，出错返回socket.error

s.connect_ex()：出错返回错误码

公共的套接字函数：

s.recv(n)：接收小于n字节的TCP数据，返回字符串。

s.send(str)：发送字符串到套接字

s.sendall(str)：发送完整数据，返回字符串长度（字节大小）

s.close()：关闭套接字

UDP的套接字函数：

s.recvfrom()：返回元组(data,adress)

s.sendto()：发送的数据是元组(ipaddr,port)返回发送的字节数

缓冲区

每个 socket 被创建后，都会分配两个缓冲区，输入缓冲区和输出缓冲区。

 

先将数据写入缓冲区中，再由TCP协议将数据从缓冲区发送到目标机器，不会直接发送到网络。

一旦将数据写入到缓冲区，函数就可以成功返回，由TCP协议负责发送到网络。TCP何时发具体需要根据实际情况。例如网络情况、当前线程是否空闲等因素。

读的时候，也从输入缓冲区中读取数据，而不是直接从网络中读取。