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网络协议之TCP/IP协议(面试必考内容) – javaEE初阶 – 细节狂魔

前言

TCP/IP协议

应用层

常见的几种的协议模板

xml

json

Protobuffer

小结

总结

传输层

UDP

UDP协议端格式

UDP的特点

基于UDP的应用层协议

TCP (重点)

TCP协议段格式

下面,我们就来介绍 TCP 里面的十个核心特性

第一个机制/特性:确认应答

二、超时重传

小结

下面再来看 第三个机制:连接管理(非常经典的面试题)

1、两个设备之间是如何建立连接的? – 三次握手

经典的面试

2、两个设备之间是如何断开连接的?- 四次挥手

小结

第四个机制:滑动窗口

五、 流量控制

六、拥塞控制

七、延时应答

八、捎带应答

九、面向字节流 =》粘包问题

十、TCP的异常处理

1、进程终止

2、机器关机

3、 机器掉电/网络断开

总结

TCP vs UDP

经典面试题

网络层

先来看一下IP协议的报头结构

IP协议主要完成两方面工作

1、地址管理

2、路由选择

数据链路层

总结

补充:特殊协议

DNS

NAPT

前言

前面讲的 IO 和 网络初识,比较基础和简单,只是让大家喘口气。。。

网络 socket 编程,难度中等,大家仔细学,也是能学会的。

接下来这部分,也就是本篇博文。所讲得网络原理更加底层的东西,非常类似于 多线程 进阶,也就是为了应付面试的 八股文

前面的多线程进阶就是纯八股,而网络原理,其实还有比较清晰的脉络的,

相比前面还是比较好理解,但是也是有一定难度的。

TCP/IP协议

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下面,以五层模型为主,我们开始从上往下的顺序,来认识这五层协议。

应用层

程序员 最经常打交道的一层,其他四层都是操作系统,驱动,硬件,实现好了的。我们不需要去管。【除非你是做 系统工程师 ,驱动开发工程师。。。】

在应用层这里,最最重要的事情,就是“设计并实现一个 应用层协议 ”。

设计并实现一个应用层协议:就是自己去发明一个协议,并实现它。

但是不想要被这件事给唬住了,这其实是一个比较简单的事情,同时也是在工作中经常要做的事情。

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常见的几种的协议模板

xml

xml 是属于一种比较老牌的数据格式了。
现在虽然也在用,但是用的越来越少了。

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xml ,正是因为 它这个繁琐格式,导致它的热度逐渐就降低了。
因此,xml 现在很少作为 应用层协议的设计模板了。
现在使用 xml,主要是作为一些配置文件。
因为配置文件不需要网络传输,繁琐一点也无所谓,毕竟机械硬盘不值钱。

json

json 是当下最流行的一种 设计应用层协议 的数据格式。
我们以后在工作中是会经常用到这个。

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Protobuffer

为了解决 json 的问题,Protobuffer 也就是应运而生。

Protobuffer 是一种 二进制 格式的数据。

在 Protobuffer 的 数据中,不再像 json 那样 包含 key 的 名字了,而是通过顺序以及一些特殊符号,来区分每个字段的含义。

同时再通过一个 IDL 文件,来描述这个数据格式(每个部分是什么意思),IDL 只是起到一个辅助开发的效果,并不会真正的进行传输。

传输的只是二进制的纯粹的数据。

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小结

这里面 json 的 应用范围 要比 Protobuffer 更广。

通常 开发效率 重于 运行效率的。

开发效率 包含 开发 与 调试。

如果线上环境出问题。

如果使用 json,出问题的请求和响应,一目了然。

如果使用 protobuffer,二进制数据,肯定是没有办法用眼去排查问题的。

为了解决这个问题,只有一个办法:为它专门写一个调试代码,用它去调试,这就更麻烦一些。

这就是我们所说的开发效率上的差异。

总结

设计应用层协议,是一件非常普通的事情,也是一件并不复杂的事情。

设计应用层协议,要做的工作

1、明确传输的信息(根据需求)

2、明确传输的模式(参考现有模板:xml,json,Protobuffer)

但是除此之外,业界也有一些现成的,已经被设计好,已经广泛使用了的应用层协议。

(也不是所有的时候,都需要从零设计,很多时候,可以直接基于现成的协议,稍加修改,稍加扩充,进行这种二次开发)

【类似于B栈鬼畜视频,就是典型的二次创作(二次开发),使用现成的视频进行修改剪辑的产物】

在 “现成的协议” 中,最知名的应用层协议,当属 HTTP。

随便打开一个任意的网页,其中的交互过程,都是通过 HTTP进行的。

再比如:打开手机 APP,比如 饿了么 ,滴滴打车等等…

这时候,我们的手机APP 和 它的服务器之间交互过程,很可能也是 HTTP.

传输层

虽然 传输层 是操作系统内核实现的,程序员不需要直接和传输层打交道,但是传输层对我们来说仍然是意义重大的!!!

进行网络编程都需要用到 socket,一旦你调用 socket,代码就进入到传输层的范畴。

如果一切顺利,就还好。

一旦代码出现一些bug。为了解决理解这些bug,传输层的一些知识就是必要的。

传输层的协议,也是面试中特别爱考的,TCP协议、

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下面正式开始。
传输层的协议有很多,其中最常见的就是 UDP 和 TCP 协议。
下面,我们就来学习 UDP 和 TCP 中的一些具体知识。


UDP

UDP协议端格式

下面正式开始。
传输层的协议有很多,其中最常见的就是 UDP 和 TCP 协议。
下面,我们就来学习 UDP 和 TCP 中的一些具体知识。


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学习一个协议,很多时候就是在研究报文格式。
一个UDP数据报,具体长什么样子的?我们把它搞清楚了!
其实它这里面包含的一些功能特性,也就出来了!

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DP的特点

网络编程(TCP 与 UDP协议)中讲了

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基于UDP的应用层协议

NFS :网络文件系统

TFTP :简单文件传输协议

DHCP :动态主机配置协议

BOOTP:启动协议(用于无盘设备启动)

DNS: 域名解析 协议

TCP(重点)

TCP,即 Transmission Control Protocol ,传输控制协议。人如其名,要对数据的传输进行一个详细的控制。

TCP 是一个非常非常重要的协议,不光在实际开发中广泛使用,同时也是面试中的高频问题

TCP协议段格式

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所以,我们整体看一下,发现:在真正理解TCP的一些机制之前,这里面的很多信息,以目前的知识储备是无法理解的。

因此,光看报头结构,还不够!!!

还得结合TCP这里面的一些具体的工作机制,进一步理解 TCP是怎么工作的。

然后,才能去明确 TCP报头,这里面都在做些什么。

这就是我们接下来要完成的工作。

下面,我们就来介绍 TCP 里面的十个核心特性

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第一个机制/特性:确认应答

保证 TCP 可靠传输的核心机制。

在上篇博文网络编程(TCP 与 UDP协议)中,讲到:可靠性是指 发送方发出数据之后,能够知道对方有没有收到数据。

换个说法:

如果发送消息之后,能够知道对方 收到/没收到 数据,就是可靠的。

反之,发送消息之后,不知道对方 收到/没收到 数据,就是不可靠的。

所以,我们的TCP就是为了解决这个可靠性问题。

那么,问题来了:怎么解决的呢?怎么知道对方 收没收到数据呢?

关键就是:接收方 收到消息之后,就给发送方返回一个应答报文(ACK – acknowledge),表示自己已经收到了。

这就跟平常打电话一样,我说一句话,你回一声嗯,或者回一句话。

这样我们就能知道对方是听到我说的话。【知道对方收到了数据】

如果我们了一大堆,对面什么话都没说。

我们 就会认为对面可能没有听到,然后,就会问:你能听见吗?你怎么不说话?是信号不好吗?【知道对方可能没有收到数据】

这里的 “嗯/一句话 的回答”,就是确认应答的关键所在

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文章来源:智云一二三科技

文章标题:网络协议之TCP/IP协议(面试必考内容) – javaEE初阶 – 细节狂魔

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