协议简史：如何学习网络协议？

大学时，学到网络协议的7层模型时，老师教了大家一个顺口溜：物数网传会表应。并说这是重点，年年必考，5分的题目摆在这里，你们爱背不背。
考试的时候，果然遇到这个问题，搜索枯肠，只能想到这7个字的第一个字，因为这5分，差点挂科。
后来工作面试，面试官也是很喜欢七层模型，三次握手之类的问题，但是遇到这些问题时，总是觉得很心虚。
有时候也会想，面试官考这些协议方面的东西有什么用呢？能加工资吗？
说实在的，作为一个前端开发，即使你对协议一窍不通，也不影响你用使用React，或者Vue等框架。但是如果你对底层通信协议有个差不多的认识，你将有能力解决更多的问题。

1. 协议分层

四层网络协议模型中，应用层以下一般都是交给操作系统来处理。应用层对于四层模型来说，仅仅是冰山一角。海面下巨复杂的三层协议，都被操作系统给隐藏起来了，一般我们在页面上发起一个ajax请求，看见了network面板多了一个http请求，至于底层是如何实现的，我们并不关心。

• 应⽤层负责处理特定的应⽤程序细节。
• 运输层运输层主要为两台主机上的应⽤程序提供端到端的通信。
• 网络层处理理分组在⽹网络中的活动，例例如分组的选路
• 链路层处理理与电缆(或其他任何传输媒介)的物理理接⼝口细节

常见网络协议

• 应用层的协议，例如SIP, 即可以使用TCP协议，也可以使用UDP协议
• 别太把七层的OSI模型太当回事，因为OSI模型只是模型，基本上已经停用。重要的理解4成网络模型。
• 有些应用层的网络协议比较复杂，可能会涉及到多个底层的协议。可以参考下面的WebRTC所使用的底层协议栈。

下面重点讲一下运输层和网络层

1.1. 运输层的两兄弟

运输层有两个比较重要的协议。tcp和udp。

大哥tcp是比较严谨认真、温柔体贴、慢热内向的协议，发出去的消息，总是一个一个认真检查，等待对方回复和确认，如果一段时间内，对方没有回复确认消息，还会再次发送消息，如果对方回复说你发的太快了，tcp还会体贴的把发送消息的速度降低。

弟弟udp则比较可爱呆萌、调皮好动、不负责任的协议。哥哥tcp所具有的特点，弟弟udp一个也没有。但是有的人说不清哪里好 但就是谁都替代不了，udp没有tcp那些复杂的校验和重传等复杂的步骤，所以它发送消息非常快，而且并不保证对方一定收到。如果对方收不到消息，那么udp就会呆萌的看着你，笑着对你说：我已经尽力了。一般语音而视频数据都是用udp协议传输的，因为音频或者视频卡了一下并不影响整体的质量，而对实时性的要求会更高。

1.2. 运输层和网络层的区别

• 运输层关注的是端到端层面，及End1到End2，忽略中间的任何点。
• 网络层关注两点之间的层面，即hop1如何到hop2，hop2如何到hop3
• 网络层并不保证消息可靠性，可靠性上层的传输层负责。TCP采用超时重传，分组确认的机制，保证消息不会丢失。

从下图tcp, udp, ip协议中，可以发现

• 传输层的tcp和udp都是有源端口和目的端口，但是没有ip字段
• 源ip和目的ip只在ip数据报中
• 理解各个协议，关键在于理解报文的各个字段的含义

1.3. ip和端口号的真正含义

上个章节讲到运输层和网络层的区别，其中端口号被封装在运输层，ip被封装到网络层

那么端口号和ip地址到底有什么区别呢？

• ip用来用来标记主机的位置
• 端口号用来标记该数据应该被目标主机上的哪个应用程序去处理。端口号占用16位，2的16次方等于65536，所以你明白了为什么端口号的范围从0到65535了吧。

1.4. 数据在协议栈的流动 封装与分用

• 当发送消息时，数据在向下传递时，经过不同层次的协议处理，打上各种头部信息
• 当接受消息时，数据在向上传递，通过不同的头部信息字段，才知道要交给上层的那个模块来处理。比如一个ip包，如果没有头部信息，那么这个消息究竟是交给tcp协议来处理，还是udp来处理，就不得而知了

2. 深入阅读，好书推荐

上面讲的都是很基础的知识，具体细数据报各个字段的含义，还是需要看书的。纸上得来终觉浅，绝知此事要抓包。边看书边学习抓包。要学会使用wireshark工具，能够熟练使用netstat去发现tcp链接的相关问题。

• 《http权威指南》 有人说这本书太厚，偷偷告诉你，其实这本书并厚，因为这本书的后面的30%部分都是附录，这本书的精华是前50%的部分
• 《图解http》、《图解tcp/ip》这两本图解的书，知识点讲的都是比较通俗易懂的，适合入门
• 《tcp/ip 详解 卷1》这本书，让你知其然，更知其所以然
• 《tcp/ip 基础》、《tcp/ip 路由技术》这两本书，会让你从不同角度思考协议
• 《精通wireshark》、《wireshark网络分析实战》如果你看了很多书，却从来没有试过网络抓包，那你只是懂纸上谈兵罢了。你永远无法理解tcp三次握手的怦然心动，与四次分手的刻骨铭心。
• 《网络是怎样连接的》非常好看，引人入胜的科普书籍，作者户根勤从软件到硬件，方方面面造诣都很深。
• 《tcp ip 入门经典》

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