网络通信基础 | Daisy's Blog

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HTTP

TCP / IP 模型

应用层包含高层协议（HTTP, FTP, SMTP）
传输层提供端到端通信，包含传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）
互联网层负责 IP 地址和路由的选择，包含 IP 协议
网络接入层传输比特流 / 节点间传输帧

IP 地址

网络设备的地址标识，分为 IPv4 和 IPv6。

IPv4

32 位 4 字节地址，点分十进制表示，如 192.168.42.14。

缺点：地址数量不够用。

IPv6

128 位地址，每 16 位一组，中间使用冒号隔开。

域名

字符型地址方案，与 IP 地址一一对应，域名在访问时会被解析为对应的 IP 地址。

端口

计算机为多进程并行执行，主机收到数据包后，应当转发为哪个进程，由端口号决定。

一个 IP 地址允许由 65536 个端口（16 bit 编码）

0-1023 编号端口称为周知端口（前 8 bit 编码），大多固定分配给某些服务（如 www）

http: 超文本传输协议

http 是 www 数据通信的基础。

server-client 模式：

客户与服务器建立连接
客户向服务器发送请求 request
服务器接收请求，返回相应文件作为应答 response
关闭连接

一次性连接，一次发送一个请求，应当后连接立即关闭

http request 格式

请求行 + 请求头 + 空行 + 请求体

示例（删去 # 注释理解）：

# 请求行 （HTTP 方法、请求 URI、HTTP 版本）
POST /submit-form HTTP/1.1 # optional: GET/POST/PUT/DELETE
# 请求头
HOST: www.example.com # 服务器域名
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; win65, x64) Applewebkit/537.36
(KHTML， like Gecko) Chrome/91.0.4472.124 safari/537.36 # 客户端软件信息
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded # 请求类型
Content-Length: 27 # 请求长度
# 空行

# 请求体 json/xml 代表所要上传数据
{
    "name": "John Doe",
    "age": 30
}

http response 格式

状态行 + 响应头 + 空行 + 响应体

示例（删去 # 注释理解）：

1 2	# 状态行（HTTP 版本、状态码（403/404/408...）、状态描述） HTTP/1.1 200 OK

Protobuf

序列化协议

通信传输面临问题：不同编程语言使用不同数据结构，传输未对准。

序列化协议定义数据编解码方式、确保手法双方正确处理和理解。通过将复杂数据结构转化为线性字节流，消除潜在兼容问题。

常见协议： JSON、XML、protobuf

ex. 创建一个姓名为 John Doe，年林 30 岁的人物信息。

JSON

键值对形式。

{
    "name": "John Doe",
    "age"" 30
}

易读写，广泛支持，但序列化，反序列化速度慢。

XML

标签结构。

<person>
  <name>John Doe</name>
  <age>30</age>
</person>

可扩展，自定义标签，广泛支持，缺点同 json。

protobuf

预定义 proto 文件。

syntax = "proto3";

message Person {
    string name = 1; # 编号 1
    int32 age = 2; # 编号 2
}

使用 protoc 编译 proto 文件，得到一个 python 文件，随后可以通过 import 进行信息初始化与编码，得到信息的字节串编码。

序列化为二进制格式，高效多语言，向后兼容。

gRPC

现代高性能远程调用（RPC）框架，创建分布式应用程序和服务。

ex. 大型联机游戏，游戏内在逻辑需要大量复杂计算，不可能放在每一个用户的电脑上运行；服务器处理内在逻辑，用户通过接口调用不同的服务即可。

定义服务：用户可以调用的函数、函数参数、返回类型等
服务器端实现函数内部逻辑，运行 gRPC 服务器处理用户调用函数请求
用户保留存根（stub），通过存根调用服务器实现的函数

优点：用户和服务器在各种环境中通信，跨语言，跨平台，使用 protobuf 序列化数据