[TOC] ## 前言 ### 说在前面 **把**他叫做笔记，就是因为这些内容是我在阅读了各种书籍，论坛以及博客之后自己整理的，所以，不是百分百原创但是又可以说是百分百原创。所以特此声明一下。 **整**理这篇笔记我用了好几天的时间，虽然自己知道很多内容，但真的要一点一点整理出来还是挺麻烦的，因为要把和Swoole相关的知识单独拎出来，说简单也很简单，说难其实也挺难。 其实搞Swoole的话，我感觉最基本的就是TCP,UDP了。之前我把OSI七层的全写了，但是感觉太乱了，这么多层，知识点本来就杂乱，而且任意一层都会有不同的技术细节，都整理出来，GET不到重点,所以这里我们就从IP/TCP/UPD/HTTP开始。 >ps:作为一个初级phper，下面的内容了解即可，如果想深入学习网络编程，我推荐几本书，这几本书都是我看过并且经常翻阅的，都写的很好，作为一个程序员想计算机知识自上而下不说精通，光完全理解都谈何容易，所以个人感觉最好有个侧重点比较好，所以书籍我也只是推荐，毕竟我自己走了不少弯路，曾经年幼无知的我连cpu上电时序图都看，然而现在我只是个phper，curdboy~ >初级入门的话我推荐《图解HTTP》 然后我看了《一本书读懂TCP/IP》 下面的书是我平时当作字典遇到问题查的 《UNIX网络编程 卷1：套接字联网API》 《UNIX网络编程 卷2：进程间通信》 《TCP&IP网络编程》 ## 正文 **首先贴一个TCP/IP协议栈的图，下面的知识参照这个图来理解。** :-:  ### IP地址（网络层） IP地址众所周知，Windows系统查询网络IP地址为ipconfig，Linux中为ifconfig或者ip addr命令。Windows如下图所示。 :-:  :-: **ipconfig效果图** IPv4的IP地址是32个字节的，如百度的115.239.210.27就是一个IP地址，它的作用是一个网卡的地址，具有定位作用。现在想一想MAC地址是一个网卡出厂就具备的全球唯一的地址，那么有了MAC地址后，怎么还需要IP地址了？答案就是没有IP地址根本定位不了，给你一个百度的服务器MAC地址，你怎么能找到他了。MAC地址就像我们的身份证，IP地址就如同我们的家庭住址+名字。比如给你小王的MAC地址，你也不可能找到他，只有先通过他的家庭住址和名字，才能找到他。**所以说MAC地址不具备大范围的定位作用，只有在局域网内才有作用**，这就是MAC地址和IP地址的一个区别。 32位的IP地址被分成了一下五类，又大大的减少了IP地址数量。A、B、C是有网络号和主机号组成的。这样是为了区别是不是在同一个局域网内，网络号代表的是小区，主机号代表的是哪一号房间。这样不同的小区就可以都有1001号房间了，但不会产生冲突，因为他们的网络号不同。 :-:  :-: **IP地址分类图** 如下图所示，A、B、C三类的最大主机数量，很容易产生浪费。私密地址代表什么了，我们上学的时候IP都是172.16开头的，貌似很多大学的IP都是一样的，你会问这不是产生冲突了吗，只能说，这些IP在局域网里面是正常使用的，一段到了公网后，这个就会被替换成一个不冲突的IP了，数据请求返回时，再被替换回来，这样就保证了不冲突，详情下面会说，现在有个概念就可以了。 :-:  **怎么判断是否是同一个局域网的IP地址了？** 通过配置的子网掩码。如下图是一个C类的私有IP地址，网络号为24位，主机号位8位，广播地址为192.168.1.255，一般默认的网关为192.168.1.1.将子网掩码和IP地址按位与计算后，就可以得到网络号了，也就可以判断目标IP是否是要出网关了。 D类地址是组播地址，也就是说这个组的网卡都会收到改组的数据。 此外还介绍一个特殊的IP地址，127.0.0.1。他是个环回接口，这个地址用于本机通信，经过内核处理后直接返回给本机。 :-:  :-: **IPv4相关配置** Linux中配置IP地址如下： ~~~cpp sudo ifconfig eth1 192.168.1.174/24 //给eth1这个网卡配置IP和子网掩码 sudo ifconfig eth1 up // 启动 ~~~ **简单的数据发送过程：**系统会判断数据包的目标IP是不是在同一个网段中，如果是是同一个网段，他会通过ARP协议广播获取目标IP的MAC地址，直接发送给目标即可。如果是跨网段，那么获取网关的MAC地址，把数据发给网关就不管了。 >关于IP协议我就不写了，如果后续有时间了，我争取整理一份网络编程的笔记，但应该会是很久之后了。 ### TCP(传输层) TCP（Transmission Control Protocol 传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，由IETF的RFC 793定义。在简化的计算机网络OSI模型中，它完成第四层传输层所指定的功能，用户数据报协议（UDP）是同一层内 另一个重要的传输协议。在因特网协议族（Internet protocol suite）中，TCP层是位于IP层之上，应用层之下的中间层。不同主机的应用层之间经常需要可靠的、像管道一样的连接，但是IP层不提供这样的流机制，而是提供不可靠的包交换。 应用层向TCP层发送用于网间传输的、用8位字节表示的数据流，然后TCP把数据流分区成适当长度的报文段（通常受该计算机连接的网络的数据链路层的最大传输单元（ MTU）的限制）。之后TCP把结果包传给IP层，由它来通过网络将包传送给接收端实体 的TCP层。TCP为了保证不发生丢包，就给每个包一个序号，同时序号也保证了传送到接收端实体的包的按序接收。然后接收端实体对已成功收到的包发回一个相应的确认（ACK）；如果发送端实体在合理的往返时延（RTT）内未收到确认，那么对应的数据包就被假设为已丢失将会被进行重传。TCP用一个校验和函数来检验数据是否有错误；在发送和接收时都要计算校验和。 #### 三次握手 TCP是因特网中的传输层协议，使用三次握手协议建立连接。当主动方发出SYN连接请求后，等待对方回答SYN+ACK ，并最终对对方的 SYN 执行 ACK 确认。这种建立连接的方法可以防止产生错误的连接，TCP使用的流量控制协议是可变大小的滑动窗口协议。 TCP三次握手的过程如下： * 客户端发送SYN（SEQ=x）报文给服务器端，进入SYN\_SEND状态。 * 服务器端收到SYN报文，回应一个SYN （SEQ=y）ACK(ACK=x+1）报文，进入SYN\_RECV状态。 * 客户端收到服务器端的SYN报文，回应一个ACK(ACK=y+1）报文，进入Established状态。 #### 连接成功 连接成功之后双方即可互相传输字节流,并随时可关闭连接,传输的数据有以下特性 * 传输的数据被tcp分割成了最适合发送的数据块 传递给ip协议,这个发送数据称为 报文段 或 段 * tcp作为可靠性连接,每次发送数据段,会启动一个定时器,每次接收数据段,会发送一次确认,如果定时器没有及时收到确认,则会重发数据 * TCP将保持它首部和数据的检验和。这是一个端到端的检验和，目的是检测数据在传输过程中的任何变化。如果收到段的检验和有差错，TCP将丢弃这个报文段和不确认收到此报文段（希望发端超时并重发）。 * 两个应用程序通过TCP连接交换8bit字节构成的字节流。TCP不在字节流中插入记录标识符。我们将这称为字节流服务（bytestreamservice）。如果一方的应用程序先传10字节，又传20字节，再传50字节，连接的另一方将无法了解发方每次发送了多少字节。只要自己的接收缓存没有塞满，TCP 接收方将有多少就收多少。一端将字节流放到TCP连接上，同样的字节流将出现在TCP连接的另一端。 #### 四次挥手 建立一个连接需要三次握手，而终止一个连接要经过四次挥手，这是由TCP的半关闭（half-close）造成的。具体过程如下所示。 * 某个应用进程首先调用close，称该端执行“主动关闭”（active close）。该端的TCP于是发送一个FIN分节，表示数据发送完毕。 * 接收到这个FIN的对端执行 “被动关闭”（passive close），这个FIN由TCP确认。 * 注意：FIN的接收也作为一个文件结束符（end-of-file）传递给接收端应用进程，放在已排队等候该应用进程接收的任何其他数据之后，因为，FIN的接收意味着接收端应用进程在相应连接上再无额外数据可接收。 * 一段时间后，接收到这个文件结束符的应用进程将调用close关闭它的套接字。这导致它的TCP也发送一个FIN。 * 接收这个最终FIN的原发送端TCP（即执行主动关闭的那一端）确认这个FIN。 既然每个方向都需要一个FIN和一个ACK，因此通常需要4个分节。 > “通常”是指，某些情况下，步骤1的FIN随数据一起发送，另外，步骤2和步骤3发送的分节都出自执行被动关闭那一端，有可能被合并成一个分节。 在步骤2与步骤3之间，从执行被动关闭一端到执行主动关闭一端流动数据是可能的，这称为“半关闭”（half-close）。 当一个Unix进程无论自愿地（调用exit或从main函数返回）还是非自愿地（收到一个终止本进程的信号）终止时，所有打开的描述符都被关闭，这也导致仍然打开的任何TCP连接上也发出一个FIN。 无论是客户还是服务器，任何一端都可以执行主动关闭。通常情况是，客户执行主动关闭，但是某些协议，例如，HTTP/1.0却由服务器执行主动关闭。 #### php中的tcp php可通过socket函数,swoole扩展,stream流函数进行创建tcp协议的socket,绑定网卡端口,进行tcp服务端/客户端操作 在php中,我们并不需要了解tcp的握手/挥手,我们只需要知道ip:port能连接/创建 一个tcp服务端/客户端就行了 使用php的socket,我们可以直接发送字符串,接收的也是字符串,其他一切都是语言,操作系统所需要做的事, 我们只需要处理好字符串的完整性,例如我们使用php做tcp服务端 * 客户端连接成功后,发送了一个"abcabcabcabc"的字符串 * 而服务端每次只接收9个字节,那第一次获取只会接收到"abcabcabc"的残缺字符串,需要继续获取数据 ### HTTP 超文本传输协议（HTTP，HyperText Transfer Protocol)是互联网上应用最为广泛的一种网络协议。所有的WWW文件都必须遵守这个标准。设计HTTP最初的目的是为了提供一种发布和接收HTML页面的方法。1960年美国人Ted Nelson构思了一种通过计算机处理文本信息的方法，并称之为超文本（hypertext）,这成为了HTTP超文本传输协议标准架构的发展根基。Ted Nelson组织协调万维网协会（World Wide Web Consortium）和互联网工程工作小组（Internet Engineering Task Force ）共同合作研究，最终发布了一系列的RFC，其中著名的RFC 2616定义了HTTP 1.1。 #### 技术架构 HTTP是一个客户端和服务器端请求和应答的标准（TCP）。客户端是终端用户，服务器端是网站。通过使用Web浏览器、网络爬虫或者其它的工具，客户端发起一个到服务器上指定端口（默认端口为80）的HTTP请求。（我们称这个客户端）叫用户代理（user agent）。应答的服务器上存储着（一些）资源，比如HTML文件和图像。（我们称）这个应答服务器为源服务器（origin server）。在用户代理和源服务器中间可能存在 多个中间层，比如代理，网关，或者隧道（tunnels）。尽管TCP/IP协议是互联网上最流行的应用，HTTP协议并没有规定必须使用它和（基于）它支持的层。 事实上，HTTP可以在任何其他互联网协议上，或者在其他网络上实现。HTTP只假定（其下层协议提供）可靠的传输，任何能够提供这种保证的协议都可以被其使用。 通常，由HTTP客户端发起一个请求，建立一个到服务器指定端口（默认是80端口）的TCP连接。HTTP服务器则在那个端口监听客户端发送过来的请求。一旦收到请求，服务器（向客户端）发回一个状态行，比如"HTTP/1.1 200 OK"，和（响应的）消息，消息的消息体可能是请求的文件、错误消息、或者其它一些信息。 HTTP使用TCP而不是UDP的原因在于（打开）一个网页必须传送很多数据，而TCP协议提供传输控制，按顺序组织数据，和错误纠正。 通过HTTP或者HTTPS协议请求的资源由统一资源标示符（Uniform Resource Identifiers）（或者，更准确一些，URLs）来标识。 :-:  #### 过程解析 http一次请求的过程大概如下: * 用户在浏览器输入www.baidu.com * dns服务器解析/或者本机hosts,路由器hosts对比 获得ip * 浏览器访问默认端口80,则访问的tcp地址为 ip:80 * tcp协议3次握手,建立连接 * 发送一个http request请求头 * 服务器获得http request请求头,表明该次访问为http访问,解析http请求头,获得请求类型,请求格式,以及请求数据(cookie,get,post数据) * 服务器发送response响应数据,主动断开 * 浏览器接收response响应数据,解析响应文本类型,解析数据,断开连接 > https协议中,在请求以及响应时多了一层tls,ssl加密解密协议,默认端口从80变为了443 ### WebSocket