网络编程问题解答

ops/2024/9/23 1:55:14/

TCP/IP是哪种模型的协议

TCP/IP 是一组通信协议的集合,它基于 TCP/IP 模型。
TCP/IP 模型通常被认为是一种实用的网络通信模型,与 OSI 模型相比,TCP/IP 模型更加简洁和侧重于实际应用,被广泛应用于互联网和大多数计算机网络中。
TCP/IP 模型由四层组成,分别是网络接口层、网际层(网络层)、传输层和应用层。TCP(传输控制协议)和 IP(网际协议)是这个模型中非常重要和核心的协议。

TCP/IP分几层,每层的核心任务是什么

TCP/IP 通常分为四层,自下而上分别是:网络接口层(链路层)、网络层、传输层、应用层

五层模型:物理层、数据链路层,网络层、传输层、应用层

1. 网络接口层(链路层)
数据传输与物理连接:负责在物理介质上传输数据帧,比如以太网帧等。将上层(网络层)传递下来的 IP 数据包封装成帧,并在物理网络上进行传输,同时也处理接收来自物理网络的帧,并将其解封装后传递给上层网络层。
物理寻址与差错检测:通过 MAC 地址(媒体访问控制地址)识别网络中的设备,确保数据能够准确地传输到目标设备。并且提供数据链路层的差错检测功能,例如检测传输过程中是否出现数据损坏或丢失等问题,若发现错误可能会采取相应的纠错措施,但有些情况下只是检错而不纠错。

2. 网络
路由与转发:这是网络层的核心任务。IP 协议作为网络层的核心协议,负责将数据包从源地址路由到目标地址。根据数据包中的 IP 地址信息,确定数据包的传输路径,使数据能够在不同的网络之间进行传递。路由器作为网络层的主要设备,根据 IP 地址和路由表将数据包从一个网络接口转发到另一个网络接口。
数据包的分片与重组:由于不同的网络可能具有不同的最大传输单元(MTU),当数据包的大小超过网络的 MTU 时,网络层需要将数据包分割成较小的片段进行传输。在到达目标地址后,再将这些片段重新组合成原始的数据包。

3. 传输层
TCP(传输控制协议)
可靠的数据传输:提供可靠的、面向连接的通信服务。通过建立连接、确认机制、重传机制、流量控制和拥塞控制等功能,确保数据能够准确、有序、完整地从发送端传输到接收端。例如,在文件下载、电子邮件发送等对数据准确性要求较高的应用场景中,TCP 是首选的传输协议。
连接管理:在数据传输之前,需要通过三次握手建立连接;数据传输完成后,通过四次挥手断开连接,保证连接的正确建立和释放,以便为后续的数据传输做好准备。
UDP(用户数据报协议)
快速的数据传输:提供无连接的通信服务,不建立连接,直接将数据封装成 UDP 数据报进行发送。与 TCP 相比,UDP 的传输速度更快,开销更小,适用于对实时性要求较高、但对数据可靠性要求不高的应用场景,如视频会议、在线游戏、实时语音通信等。
◦ 端口复用与多路分解:通过端口号来标识不同的应用程序,实现端口复用和多路分解。接收方的传输层根据 UDP 数据报中的目的端口号,将数据交付给相应的应用程序。

4. 应用层
应用服务与交互:直接面向用户和应用程序,为各种应用提供网络服务和用户接口。应用层包含了众多的应用程序和协议,如 HTTP(用于网页浏览)、FTP(用于文件传输)、SMTP(用于电子邮件发送)、DNS(用于域名解析)等。这些应用程序和协议根据用户的需求,将用户的数据转化为网络请求,并通过下层的传输层和网络层进行传输。
数据处理与表示:负责处理传输层提交的信息,将接收到的数据转化为用户可理解的信息。例如,网页浏览器将接收到的 HTML、CSS、JavaScript 等数据渲染成用户可以浏览的网页界面;电子邮件客户端将接收到的邮件数据展示给用户等。

TCP和UDP的区别 

TCP(传输控制协议)和 UDP(用户数据报协议)主要有以下区别:

一、连接性
• TCP 是面向连接的协议,在通信之前需要建立连接,通过三次握手确保连接的可靠性。连接建立后,数据传输过程中有确认、重传、拥塞控制等机制来保证数据的可靠传输。
• UDP 是无连接的协议,不需要事先建立连接,直接发送数据报。每个数据报都是独立的,不保证数据的可靠到达。

二、可靠性
• TCP 提供可靠的数据传输,通过序号、确认号、重传机制等确保数据按序、无丢失地传输。如果数据在传输过程中丢失或损坏,TCP 会自动重传。
• UDP 不保证数据的可靠性,数据可能会丢失、重复或乱序到达。它适用于对实时性要求高而对数据准确性要求相对较低的场景。

三、传输效率
• TCP 由于有连接建立和各种可靠性机制,传输效率相对较低,会有一定的开销。
• UDP 没有这些复杂的机制,传输效率较高,适合于对实时性要求高、数据量小的通信,如音频、视频直播等。

四、报文格式
• TCP 报文首部较长,最小为 20 字节,最长60个字节,包含源端口、目的端口、序号、确认号、窗口大小等多个字段,用于实现可靠传输和流量控制等功能。
• UDP 报文首部很简单,只有 8 字节,只有源端口、目的端口、长度和校验和等少量字段。

五、应用场景
• TCP 适用于对数据准确性要求高的场景,如文件传输、电子邮件、网页浏览等。
• UDP 适用于实时性要求高的场景,如在线游戏、视频会议、语音通话等。

TCP为啥安全可靠?

TCP 之所以安全可靠,主要归因于以下几个特性和机制:
1. 面向连接:在数据传输之前,TCP 需要通过 “三次握手” 建立连接,确保通信双方都做好了数据传输的准备,并且能够确认对方的存在和可达性。
2. 序列号和确认应答:TCP 为每个发送的数据段都分配一个序列号,接收方成功接收数据后会返回一个确认应答,其中包含期望收到的下一个序列号。通过这种方式,确保数据的按序到达和不丢失。
3. 超时重传:如果发送方在一定时间内没有收到确认应答,就会认为数据丢失,然后重新发送该数据段,以保证数据的可靠传输。
4. 流量控制:通过接收方返回的窗口大小信息,发送方可以控制发送数据的速度,避免接收方缓冲区溢出导致的数据丢失。
5. 拥塞控制:TCP 会根据网络的拥塞情况调整发送数据的速率,避免网络拥塞导致的数据丢失和传输性能下降。
6. 校验:TCP 在数据段中包含校验和字段,用于检测数据在传输过程中是否发生错误,如果检测到错误,数据会被丢弃并要求重传。

3次握手的过程是怎么样的?

第一次握手:客户端向服务器发送一个带有 SYN(同步)标志的 TCP 报文段,该报文段中还会随机生成一个初始序列号(Sequence Number),假设为 x,此时客户端进入 SYN_SENT 状态。

第二次握手:服务器收到客户端的 SYN 报文段后,会向客户端发送一个带有 SYN 和 ACK(确认)标志的 TCP 报文段,SYN 标志表示服务器同意建立连接,ACK 标志用于确认客户端的 SYN 报文段。服务器生成自己的初始序列号,假设为 y,同时将客户端的序列号加 1 作为确认号,即 ack = x + 1,此时服务器进入 SYN_RCVD 状态。

第三次握手:客户端收到服务器的 SYN + ACK 报文段后,会向服务器发送一个带有 ACK 标志的 TCP 报文段,确认号为服务器的序列号加 1,即 ack = y + 1,自己的序列号为 x + 1。服务器收到这个 ACK 报文段后,连接建立成功,双方进入 ESTABLISHED 状态,开始数据传输。
通过三次握手,客户端和服务器能够相互确认对方的接收和发送能力,为可靠的数据传输建立连接。

应用层的协议有哪些?

1.HTTP(超文本传输协议):用于在 Web 浏览器和 Web 服务器之间传输网页和相关资源。
2. HTTPS(安全超文本传输协议):HTTP 的加密版本,提供更安全的通信。
3. FTP(文件传输协议):用于在客户端和服务器之间传输文件。
4. TFTP(简单文件传输协议):一种简单的文件传输协议,常用于小型网络
5. SMTP(简单邮件传输协议):用于发送电子邮件。
6. POP3(邮局协议版本 3):用于接收电子邮件。
7. IMAP(互联网消息访问协议):另一种接收电子邮件的协议,提供了更强大的邮件管理功能。
8. DNS(域名系统):将域名转换为 IP 地址。
9. SSH(安全外壳协议):用于安全的远程登录和执行命令。
10. Telnet(远程登录协议):允许用户远程登录到其他计算机。
11. SNMP(简单网络管理协议):用于网络管理和监控。
12. DHCP(动态主机配置协议):为网络中的设备动态分配 IP 地址等网络配置信息。

http是干什么的? 

HTTP 全称:Hyper Text Transfer Protocol         超文本传输协议

是一种按照URL指示,将超文本文档从一台主机(Web服务器)传输到另一台主机(浏览器)的应用层协议,以实现超链接的功能。

http协议就是将用户的请求发送到服务器,再将服务器返回的内容传输给浏览器,浏览器进行解析,解析成便于人类读取的页面

 https://blog.51cto.com/u_15162069/2902726

 描述端口号的作用,概念,通信双方都有还是只有一边有?

1.端口号的作用
标识不同的应用程序或服务:在计算机网络中,端口号就像是一个地址的延伸部分,用于区分不同的应用程序或服务。例如,一台服务器上可能同时运行着多个服务,如网页服务器(通常使用端口 80)、电子邮件服务器(端口 25)等。当客户端向服务器发送请求时,通过指定目标端口号,网络设备(如路由器、交换机等)就能够准确地将请求转发到相应的服务上。
实现多路复用和分解:在传输层,如 TCP 和 UDP 协议中,端口号用于将来自不同应用程序的数据进行多路复用,即将多个应用程序的数据封装在同一个 IP 数据包中进行传输。同时,在接收端,根据端口号将接收到的数据分解并交付给正确的应用程序。例如,在一台计算机上同时运行着浏览器、即时通讯软件和文件下载工具,它们各自使用不同的端口号与服务器进行通信。当网络数据包到达计算机时,操作系统根据数据包中的端口号将数据分别传递给相应的应用程序。

2. 端口号的概念
数字标识:端口号是一个 16 位的无符号整数,取值范围是 0 到 65535。其中,0 到 1023 被称为熟知端口号,分配给一些常用的服务,如 HTTP(端口 80)、FTP(端口 21)等;1024 到 49151 是注册端口号,通常由一些特定的应用程序或服务注册使用;49152 到 65535 是动态端口号或私有端口号,由客户端程序在发起连接时随机选择。
与协议关联:端口号通常与特定的传输层协议(如 TCP 或 UDP)相关联。同一个服务可能同时使用 TCP 和 UDP 协议,并且在不同的端口上提供服务。例如,DNS 服务既可以在 TCP 端口 53 上提供服务,也可以在 UDP 端口 53 上提供服务。

3. 端口号的存在形式
通信双方都有端口号:在网络通信中,通信的双方(客户端和服务器)都有端口号。客户端通常使用一个随机选择的临时端口号(动态端口号)来发起连接请求,而服务器则使用一个固定的知名端口号来监听来自客户端的请求。例如,当用户在浏览器中访问一个网站时,浏览器作为客户端会随机选择一个端口号,向网站服务器的端口 80(HTTP 默认端口)发起连接请求。服务器接收到请求后,会根据源 IP 地址和源端口号(客户端的端口号)以及目标 IP 地址和目标端口号(服务器的端口号)来确定与哪个客户端进行通信,并将响应数据发送回客户端的相应端口号。这样,通过双方的端口号,就能够实现双向的通信。

http的端口号是什么,代码是什么?  

HTTP 协议默认使用的端口号是 80。
HTTP 状态码是用于表示 HTTP 请求的结果。常见的状态码及其含义如下:
• 200:表示请求成功,服务器成功返回了请求的数据。
• 404:表示请求的资源未找到。
• 500:表示服务器内部错误,通常是服务器在处理请求时遇到了问题。
• 301:表示永久重定向,请求的资源已被永久移动到新的位置。
• 302:表示临时重定向,请求的资源暂时被移动到了其他位置。
• 400:表示客户端请求存在语法错误,服务器无法理解。
• 403:表示服务器拒绝了请求,通常是因为权限不足。 

http交互报文的格式是什么?  

HTTP(超文本传输协议)交互报文分为请求报文和响应报文两种
一、HTTP 请求报文格式
1. 请求行:
◦ 包含请求方法、请求 URL 和 HTTP 版本。例如:GET /index.html HTTP/1.1。其中,“GET” 是请求方法,表示获取资源;“/index.html” 是请求的资源路径;“HTTP/1.1” 是使用的 HTTP 版本。
2. 请求头部:
◦ 由一系列键值对组成,每行一个,用冒号分隔。常见的请求头部有:
◦ Host:指定请求的服务器主机名和端口号。例如:Host: www.example.com。
◦ User-Agent:标识发出请求的客户端软件。例如:User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/91.0.4472.124 Safari/537.36。
◦ Accept:指定客户端能够接受的内容类型。例如:Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/avif,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8,application/signed-exchange;v=b3;q=0.9。
◦ Connection:指定连接的处理方式,如 “keep-alive” 表示保持连接,“close” 表示关闭连接。例如:Connection: keep-alive。
3. 空行:
◦ 用于分隔请求头部和请求主体。
4. 请求主体:
◦ 可选部分,只有在使用某些请求方法(如 POST、PUT)时才会有请求主体,用于传递请求的数据。例如,在提交表单数据时,请求主体可以包含表单字段的值。

二、HTTP 响应报文格式
1. 状态行:
◦ 包含 HTTP 版本、状态码和状态描述。例如:HTTP/1.1 200 OK。其中,“HTTP/1.1” 是 HTTP 版本;“200” 是状态码,表示请求成功;“OK” 是状态描述,对状态码进行简要说明。
2. 响应头部:
◦ 与请求头部类似,由一系列键值对组成,每行一个,用冒号分隔。常见的响应头部有:
◦ Content-Type:指定响应内容的类型。例如:Content-Type: text/html;charset=UTF-8。
◦ Content-Length:指定响应内容的长度。例如:Content-Length: 1234。
◦ Server:标识响应的服务器软件。例如:Server: Apache/2.4.41 (Ubuntu)。
◦ Connection:指定连接的处理方式,与请求头部中的Connection类似。例如:Connection: keep-alive。
3. 空行:
◦ 用于分隔响应头部和响应主体。
4. 响应主体:
◦ 包含服务器返回给客户端的实际内容,如 HTML 页面、图片、JSON 数据等。例如,对于一个请求网页的响应,响应主体可能是 HTML 代码。


http://www.ppmy.cn/ops/114524.html

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