回顾下计算机网络——网络协议栈为了解决什么问题

电玩女神 2022-11-22 00:01 124阅读 0赞

### 目录 ###

*  访问浏览器的一次行为
 *  网络协议栈
 *  各自解决的问题
 *  关于生产与拓展
 *   *  HTTP协议的性能
     *  RPC框架
     *  "第四点五层" service mesh

# 访问浏览器的一次行为 #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3ZpcHNob3BfZmluX2Rldg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

*  上图大致回答了一个经典问题：用户从浏览器地址栏输入一个网站首页后，系统和网络中发生了什么。
 *  其中无论是DNS解析，TCP连接建立还是HTTP请求，都要经过复杂的网络拓扑。
 *  网络协议栈就是对复杂的网络通信进行抽象，每层协议职责分明解决其需要应对的具体问题。层与层之间以**服务**的方式屏蔽底层复杂度。

# 网络协议栈 #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3ZpcHNob3BfZmluX2Rldg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

# 各自解决的问题 #

7层？5层？4层？ 怎么划分不重要。关注下层次解决的问题就好了。以五层网络协议栈为例：

*  物理层：屏蔽物理介质的机械、电气、过程、功能差异。**作用范围**在物理介质两端。  
    比如：
    
     *  用双绞线还是铜线，光纤还是无线。电压电流代表什么意思。物理信道如何复用（波分、码分、频分）等问题
 *  数据链路：取上层数据封装成帧，提供差错校验，透明传输的功能。简单理解就是**作用范围**在局域网（以太网）的服务协议。  
    其提供服务：
    
     *  差错校验：避免底层码失真，添加FCS序列，用CRC校验（*算法：n位fcs码，被除数就补n个0，除商定除数P，得出余数就是FCS,接收方只要再进行这种算法，余数是0就OK*）确保无比特差错
     *  透明传输：避免传输内容出现帧定界等关键字，字节填充转义，传输前后无感知。
     *  封装成帧：取IP数据报头尾补充帧定界
    
    提一下其协议与关键字：PPP，广播通信与CSMA/CD，MAC地址
 *  网络（IP）：路由寻址，网络定位，找到目的主机。**作用范围**在因特网。  
    相关协议：
    
     *  IP地址相关概念：ABC三类地址以及无分类编址，子网掩码。
     *  ARP地址解析：IP转MAC
     *  路由
        
         *  内部网关：RIP/OSPF （距离向量与开放最短路径）
         *  外部网关BGP
     *  ICMP：网际控制协议->路由或者终端是否可达
 *  传输层 (举例TCP)：保障**进程间**跨网络通信，上述基层仅做到差错校验，尽最大可能交付。而一次TCP会话的语义**可靠**是**没法保障**的，比如路由丢数据报，丢帧，本层网络拥塞等问题都会导致通讯不完整。SO？怎么控制传输呢。  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3ZpcHNob3BfZmluX2Rldg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]
    
     *  抽象出可靠与否的核心问题：**能否保障传输信道无差错，速度不受限**。显然不可能，网络拓扑那么复杂，硬件软件各不相同，还要考虑成本和效率。。需要依赖传输控制来确保传输信道的可靠。
     *  TCP提供的服务
        
         *  流量控制：滑动窗口
         *  拥塞控制：慢开始，拥塞避免，快重传，快恢复
         *  连接建立：三握四挥
 *  应用层（举例HTTP）
    
     *  上面的一次用户访问浏览器输入首页地址例子，就是通过HTTP请求万维网资源。HTTP协议定义了浏览器（万维网客户端进程）如何和WEB服务器交互的。
     *  应用层为相同类型的应用，端与端的不同进程定义了数据规范，交互规范。

# 关于生产与拓展 #

## HTTP协议的性能 ##

*  上文提过，为了万维网传输超文本内容，应用层HTTP孕育而生。
 *  而随着互联网行业发展，服务器压力越来越大，服务接口数据传输如果依旧采取HTTP协议，那么将浪费大量的网络带宽
    
     *  传输数据冗余：HTTP沉重的请求响应头行结构
     *  序列化性能差：流/字符/对象的转换消耗性能  
        ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3ZpcHNob3BfZmluX2Rldg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]

## RPC框架 ##

RPC（远程接口调用）横跨tcp层与应用层。可以对数据交互的格式进行重新定义，减少冗余传输数据，甚至定制序列化方案。

*  dubbo：
    
     *  默认dubbo网络协议,也支持、rmi、hessian、http、webservice、thrift、redis等多种协议
     *  默认序列化：dubbo序列化，也支持其他的。
 *  我司osp：网络协议栈基于netty开发，序列化基于thrift

当然：这里的rpc相对宏观，除了rpc调用过程，还涵盖服务治理等一系列功能。上述两家都是如此。

## “第四点五层” service mesh ##

*  当企业组织架构越来越复杂，开发团队越来越多，线上的服务拓扑逐步复杂。对服务进行治理成了刚需。
 *  在微服务盛行的当下，service mesh概念孕育而生。它就是两两服务网格之间的**互连代理**，使得了接口服务调用方和提供方的编码难度。
 *  提供的帮助
    
     *  服务注册发现
     *  负载均衡
     *  熔断
     *  路由
     *  流量控制
     *  安全
     *  监控/日志

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FCS mori.wang

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