linux高性能服务器编程(一)Tcp/Ip协议族

前言&＃xff1a;

在学习swoole入门基础的过程中&＃xff0c;遇到了很多知识瓶颈&＃xff0c;比方说多进程、多线程、以及进程池和线程池等都有诸多的疑惑。之前也有学习相关知识&＃xff0c;但只是单纯的知识面了解。而没有真正的学习他们的来龙去脉。所以为了swoole打下坚实的基础&＃xff0c;打算从《linux高性能服务器编程》一书中找到启蒙。在此作为学习总结。

书本架构&＃xff1a;

书中 1-4 章节&＃xff0c;主要介绍TCP/IP协议族网络知识、以及TCP/IP通信的过程。

书中 5-15章节&＃xff0c;主要解析服务器编程的主要方面&＃xff08;概念、模型、函数、实践&＃xff09;

第一章

　1.1 TCP/IP协议族体系结构和协议　

　　TCP/IP协议族是因特网最主流的协议&＃xff0c;Tcp/ip协议族是一个四层协议体系&＃xff0c;大致分为四类&＃xff1a;数据链路层、网络层、传输层、应用层。

　　1、数据链路层&＃xff1a;

　　　数据链路层有两个常用的协议 ARP&＃xff08;地址解析协议&＃xff09;和 RARP (逆地址解析协议) 它们实现了ip地址和机器物流地址&＃xff08;mac地址&＃xff09;之间的相互转换。

　　   ARP 协议就是将 IP 地址转换成 MAC的物理地址&＃xff1b;因为在数据链路层传输的datagram只能识别MAC地址&＃xff0c;所以只能将IP地址转换成MAC物理地址再进行传输定向&＃xff1b;

　　   ARP 的工作原理&＃xff1a;发出一个ARP request 这个请求是个没有指定目的地的广播&＃xff0c;当网络中有匹配的物理地址时&＃xff0c;就将这个物理地址返回即 ARP reply. ARP replay 带着明确地址的目标地址 (MAC物理地址) 。

         RARP 就是 ARP的逆向&＃xff0c;也就是 MAC物理地址转换成 IP地址。因为为了用于网络上某些无磁盘操作系统的IP地址设计的&＃xff0c;具有磁盘的操作系统通常是从磁盘中的配置文件中读取IP地址的&＃xff0c;但是无盘系统无法这样操作&＃xff0c;所以就需要将MAC地址转换成IP地址。

　　　RARP 的工作原理&＃xff1a;RARP 的 request 和 replay 的工作原理类似&＃xff0c;但是发送的请求过程远比 ARP 复杂&＃xff0c;因为 RARP request packet包中没有IP地址&＃xff0c;就无法通过路由器进行转发&＃xff0c;因为路由器是工作在网络层的&＃xff0c;网络层的协议是IP协议&＃xff0c;因此执行流程复杂。具体详情可百度一下。

　　2、网络层&＃xff1a;

　　　网络层最核心的协议是IP协议&＃xff0c;由于通信的两台主机不是直接相连的&＃xff0c;所以IP协议是实现数据包的选路和转发。并通过路由器的形式转发&＃xff0c;轮训的重复直到寻找到合适的路由器将数据包成功送达到目标主机。或者发送失败而被丢弃。

　　　网络层另一个重要的ICMP协议&＃xff08;因特网控制报文协议&＃xff09;&＃xff1a;主要用于检测网络连接。它实际上不是一个真正意义上的协议&＃xff0c;而是IP协议的一个重要补充。ICMP协议使用报文格式如图&＃xff1a;

　　   1&＃xff09; 8位类型知道用于区分报文类型&＃xff0c;ICMP报文分为两大类&＃xff1a;一类是差错报文&＃xff0c;另一类是查询报文

　　   2&＃xff09;有的ICMP报文还使用8位代码字段进行不同的细分。

　　   3&＃xff09;ICMP 报文使用16位校验和字段对整个报文进行循环用于校验。

　　3、传输层&＃xff1a;

　　　　传输层协议主要有三个&＃xff1a;TCP协议、UDP协议和SCTP协议。传输层为应用程序封装了一条端到端的逻辑通信链路&＃xff0c;它负责数据的收发、链路的超时重连等。通常我们只讨论前两种协议。

　　　　TCP协议&＃xff08;传输控制协议&＃xff09;提供可靠的、面向连接的和基于流的服务&＃xff08;流没有边界控制&＃xff09;。TCP协议提供超时重传、数据确认等方式确保数据被正确送达目的端&＃xff0c;所以TCP服务是可靠的连接。

　　　　UDP协议&＃xff08;用户数据报协议&＃xff09;和TCP协议恰恰相反&＃xff0c;它提供应用层不可靠、无连接和基于数据报的服务。

　　　　SCTP协议&＃xff08;流控制传输协议&＃xff09;传输电话信号设计的

　　4、应用层&＃xff1a;

　　　　应用层负责处理应用程序的逻辑。数据链路层、网络层和传输层负责处理网络通信细节&＃xff0c;必须稳定高效&＃xff0c;所以它们都放在内核空间中实现。而应用层则在用户空间实现&＃xff0c;因为它计算的逻辑相对庞大比如&＃xff08;文件传输、名称查询、网络管理等&＃xff09;。

　　　　应用层有很多协议&＃xff1a;

　　　　ping是应用程序&＃xff1a;不是一个协议、它是检测网络连接、是网络环境调试的必备工具。

　　　　telnet是远程登录协议&＃xff1a;它可以让我们在本地完成远程任务。

　　　　OSPF开放最短路径优先&＃xff1a;是一个动态路由更新协议&＃xff0c;用于路由器之间的通信&＃xff0c;告知对方各种的路由信息。

　　　　DNS域名服务&＃xff1a;将域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库。&＃xff08;后面介绍&＃xff09;

　　　　应用层协议&＃xff1a;可以跳过传输层直接使用网络层提供服务。