操作系统与网络通讯

随笔3个月前发布风中影子

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【一】操作系统

操作系统：

（Operating System，简称OS）是管理和控制计算机硬件与软件资源的计算机程序
是直接运行在“裸机”上的最基本的系统软件
任何其他软件都必须在操作系统的支持下才能运行。

【二】互联网的本质

互联网的本质就是一系列的网络协议

【1】引入#

一台硬件设备有了操作系统，然后装上软件之后就能正常使用

然而如果没有网络，每台计算机只能自己使用
每台计算机之间都彼此孤立

【2】如何互相连通#

通过网络互相连通，internet

【3】internet为何物#

其实两台计算机之间通信与两个人之间通信的原理是一样的，大家都使用统一的普通话，两个人就能理解对方了

【4】结论#

Internet就是计算机之间连接的介质
一系列统一的标准，这些标准统称为互联网协议
互联网协议的功能：

定义计算机如何接入Internet,以及接入计算机通信的标准

【三】OSI七层协议介绍

互联网协议按照功能不同被分为OSI七层

应用层：微信，QQ，浏览器
表示层：描述文件类型
会话层：决定什么时候开始发送数据，什么时候结束发送数据
传输层：用什么方式发包

TCP：靠谱，速度慢，适合长距离传输
UDP：不靠谱，速度快，适合短距离传输
端口：让一台计算机上的多个程序同时使用网络

网络层：IP地址（定位）

公网IP
内网IP

数据链路层：mac地址，全世界唯一（类似于身份证号）
物理层：信号转换问题

【1】物理层#

（1）物理层由来#

上面提到，互相孤立的几台计算机想要互联，就必须接入internet。

（2）物理层功能#

主要是基于电器特性发送高低电压，进行信号转换

【2】数据链路层#

（1）数据链路层由来#

单纯的电信号没有任何意义，必须规定电信号多少位一组，每组是什么意思

（2）数据链路层的功能#

定义了电信号的分组方式

（3）补充#

早期的时候各个公司都有自己的分组方式，后来形成了统一的标准，即以太网协议ethernet
ethernet规定

一组电信号构成一个数据包，叫做‘帧’
每一数据帧分成：报头head和数据data两部分

mac地址

head中包含了发送端和接收端的mac地址
mac地址：每块网卡出厂时都被烧制上一个世界唯一的mac地址，长度为48位2进制，通常由12位16进制数表示（前六位是厂商编号，后六位是流水线号）

【3】网络层#

（1）网络层的由来#

有了ethernet、mac地址、广播的发送方式，世界上的计算机就可以彼此通信了，问题是世界范围的互联网是由
一个个彼此隔离的小的局域网组成的，那么如果所有的通信都采用以太网的广播方式，那么一台机器发送的包全世界都会收到，
这就不仅仅是效率低的问题了，这会是一种灾难

（2）网络层功能#

引入一套新的地址用来区分不同的广播域／子网，这套地址即网络地址

【4】传输层#

（1）传输层的由来#

网络层的IP帮我们区分子网，数据链路层的mac帮我们找到主机，你的电脑上可能同时打开多个应用
想要多个应用同时使用网络，这时候就有了端口，端口就是应用程序和网卡关联的编号

（2）传输层功能#

建立端口到端口的通信
补充：端口范围0-65535，0-1023为系统占用端口

（3）TCP和UDP协议#

[1]tcp协议#

传输可靠，TCP数据包没有传输长度限制，理论上可以无限长
但是为了保证网络的效率，通常TCP数据包的长度不会超过IP数据包的长度，以确保单个TCP数据包不必再次分割

[2]tcp协议的三次握手和四次挥手#

三次握手（建立连接）

第一次握手：客户端向服务器发送建立连接的请求（发送SYN）
第二次握手：服务器收到了客户端的请求，并且表示同意（回应一个SYN-ACK，并将客户端的SYN加一作为ACK确认号）
第三次握手：客户端回应表示确认，与服务器正式建立连接（客户端收到SYN-ACK后发送ACK，客户端将服务器的SYN-ACK加一作为ACK号）

四次挥手（断开连接）

第一次挥手：客户端提出断开连接（发送FIN）

第二次挥手：服务器收到消息后表示确认（发送ACK）

第三次挥手：服务器准备断开连接（发送FIN）

第四次挥手：收到服务器的FIN后，客户端断开连接（发送ACK）