故事的小黃花，
從我進化成智障那年就飄着~
Additional: 有些IDE可以直接與代碼存儲庫如Git，sourceForge等直接進行通信
TCP/IP存在的意義
不同的操作系統，不同的底層物理結構，計算機通過使用共同的一組協議來實現通信（協議：一組明確的規則，比如數據的格式，數據怎麼分包等）
分層
網絡中的每臺機器都稱爲node，擁有全部功能的計算機稱爲host。每個網絡節點都有來唯一標識節點的一組字節序列（地址）。Internet是最大的基於IP網絡，沒連入Internet的IP網絡稱爲internet，比如Intranet。
字節序：大於一個字節類型的數據在內存中的存放順序，不同種類的CPU採用不同的字節序
1. big endian
低字節存放在內存的高地址，數據在網絡上的傳輸和JAVA虛擬機中多字節類型數據的存放也採用這種字節序
2. little endian
不同的網絡以不同的方式給節點分配地址，而以太網Ethernet則通過產商來確保計算機的硬件地址，ISP（Internet Service Provider） 從四個區域的Internet註冊機構獲取IP地址並分配
將網絡分層，可以修改實現而不動接口，每一層負責不同的通信功能，便於管理維護，每一層只與其上下層直接通信，實現解耦
- 物理層（bits）
數據 -》在不同物理介質上傳播的模擬信號（電磁波，光脈衝，無線電波等）
- 鏈路層（frames）
職責：數據封裝，檢錯，尋址（ARP）
鏈路層有很多協議，如Ethernet，無線，PPP和loopback等，路由器爲不同的物理網絡提供連接。OS中設備驅動器+network interface card處理物理接口細節
串行通信：在一條數據線上，將數據一位一位的依次傳送
1. 同步，接收方和發送方必須時間同步
2. 異步，不需要時間同步，接收方根據電壓來判斷是否有數據發送
並行通信：數據在多條數據線上傳送
Ethernet
幀：以太網數據幀的長度必須在46~1500字節之間（不包括CRC，起始符，源MAC，目的MAC等），一個幀往往包括幀起始符和結束符（MAC幀無結束符，因爲兩個幀間隔9.6us，而且只要少於64字節就丟棄，而PPP幀連續發送，需要結束符判斷是否結束一個幀），SOH（start of head），EOT（end of tail）出現在數據中時，則要用轉義字符
Q1：爲什麼幀必須不小於64字節？？
保證NIC有足夠的時間精確檢測到衝突，這一最小的時間由可支持的最長電纜長度和電纜傳播速度決定，如果節點收到衝突信號時，數據已經全部發送到目的地，則不重傳，最遠兩臺機器之間的round-trip time要小於512bits時間，512bits/8 = 64bytes，所以如果發送的幀小於64字節，就需要填充，但是不算入數據字段的長度。
CSMA/CD：在發數據前節點需要監聽網線上的載波，如果9.6us之內沒有檢測到載波（使剛剛收到數據幀的節點來得及清理接收緩存，爲下一個接收做準備），節點就可以發送一幀數據。如果兩個節點同時檢測到空閒發送數據，檢測到衝突的節點會發送“衝突增強（32個1）”信號給介質上的每個介質。節點需要等待一段隨機時間再發送數據。幀之前有64bits的前導序列，前7字節是同步碼，最後一個字節是起始符。802.3與Ethernet V2規定的MTU不同，38~1492，同時支持以太網和IEEE802.3的NIC會根據長度區分。
Ethernet V2:
目的MAC+源MAC+長度+類型+CRC （6+6+2+46~1500+4）
PPP
在串行鏈路上封裝IP數據報的方法，點對點
轉義字符：0x7D
1.同步傳輸
零填充，連續5個1加0，這樣就不會出現0x7E，接收端收到5個1就刪除後面的0
2.異步傳輸
0x7E用0x7D, 0x5E表示
0x7D用0x7D, 0x5D表示
如果有控制字符，則前面加0x7D，後面也要做相應的改變
PPPoE:
現在用戶牽寬帶，自己在家裏組局域網，幾臺電腦一起共享寬帶。所以，PPP幀也需要裝到以太網MAC幀中
環回接口：
允許運行在同一臺主機上的客戶程序和服務器程序通過TCP/IP進行通信。127網段的IP地址被預留給環回接口，一般使用127.0.0.1，被稱爲localhost。一個傳給環回接口的IP數據報不能出現在任何網絡上，當IP數據報離開網絡層就被及時的返回。傳給廣播地址或多播地址也要傳一份給自己，傳給主機IP的報文都要傳給自己（都是考慮從自己那裏發出去的包）
ping127.0.0.1 VS ping 主機ip
前者測試服務器（TCP/IP協議）是否正常，後者測試網卡是否正常
串行線路吞吐量：
線路速率9600b/s，一個字節8bits，加上一個起始比特和一個停止比特，那麼線路的速率就是960B/s，那麼速率傳送一個1024字節分組需要1066ms
ARP: IP->MAC地址
高速緩存（一般20分鐘過期，除了綁定的情況下）
例：A->B（192.168.85.100）
查詢ARP緩存，如果沒有，A發一個ARP廣播請求，目的MAC爲FF-FF-FF-FF-FF-FF-FF-FF，目的IP爲192.168.85.100，加上自己的源IP和源MAC。同一個網段內的所有計算機都會收到這個廣播，如果IP和自己不一樣，則捨棄；一樣則更新自己的高速緩存（記下A的IP和MAC），並且單獨恢復一個ARP應答給A（將源MAC，IP變爲目的MAC，IP，用自己的MAC, IP替換源），A更新自己的緩存。
arp -a
- 網絡層（datagram）
職責：分包路由
數據報：20~60字節的頭部 {首部長度4位，所以首部最大爲60個字節（2^4-1）*4，TOS表示服務類型（如最小時延，最大吞吐，最高可靠性和最小費用，只能置其中一個服務，全爲0時，是一般服務）。總長度是數據長度（最大2^16-1），是必要字段，因爲幀會填充。一般主機要求不超過576字節，所以有賴TCP分割數據。標識字段用來標識主機發送的每一個報文。TTL（time-to-live）規定了數據報最多可以經歷過多少路由器（最多255，默認32或64），當值爲0，捨棄報文，併發送ICMP報文通知源主機。協議標誌是指哪個協議向IP發數據，如ICMP。檢驗和是根據IP首部計算的檢驗字段（先把檢驗字段設爲0，對首部每16位進行反碼，再求和，接收方收到數據包時，根據首部計算檢驗和，如果沒有錯誤，結果和檢驗和同或返回全是1，如果不是，丟棄，並不發錯誤報告，由上層負責重傳）。因爲路由過程中TTL不斷減1，所以只需要在檢驗和加1就好了，不需要對IP整個首部進行重新進行。}
IPV4 - 32位，4個無符號字節（0~255）以“.”隔開
IPV6 - 128位，8個16bits以”:”隔開， 連續0區塊可以不寫或者用0代替
127.0.0.1 loopback
主機名 localhost
IPV6的回送地址是::1
所有以0.開頭的IPV4地址都指向同一個本地網絡上的一個主機。255.255.255.255廣播地址，發送到這個地址，則本地網絡上的所有節點都會收到（不能超越本地網絡）
私網地址：
10.
172.16
172.31
192.168
NAT（network access translation）: 外網<->私網
A-》B，若B路由器的緩存用完了，IP的處理方式是發送ICMP給A，然後由上層如TCP來完成可靠性
ICMP：爲IP層通信提供一個維護，診斷和測試的框架，用於判斷網絡通不通，主機是否可達，路由器是否可用等。Ping過程實際上就是ICMP協議工作的工作，首先建立通道，然後發送包，對方接受後返回，還有網絡命令和跟蹤路由也是基於ICMP協議的。使用原始IP數據報在主機之間傳遞錯誤消息，JAVA不支持（only TCP/UDP），只能通過鏈接到原生代碼來實現。
路由器2發現路由器4不可達，則發送一個ICMP給A
IP路由：
1. 如果TTL是0，就丟包
2. 搜索路由表，優先匹配主機
3. 搜索路由表，匹配子網
4. 搜索路由表，匹配網號
5. 發給默認路由
6. 同一個網絡，建立緩存表，數據報被送往以太網驅動程序
7. 以上都失敗了，就丟棄這個包，併產生ICMP錯誤包
路由器的內存中有一個路由表，收到一份數據報，搜索該表：
- 目的IP地址
- 下一站
- 標誌（表明目的或者下一站是路由器還是直接接口）
子網尋址：
網絡地址不夠用（比如A類只有2^24-2），子網應運而生，子網掩碼用來區分子網號和主機號：
掩碼變長：彙總，減少佔用路由表的空間
netstat：提供系統接口上的信息
主機也有路由器
- 傳輸層（segment）
職責： 爲兩臺主機的應用程序提供端到端的通信，reliability（順序，完整性）
TCP：可靠，超時重傳，可以將應用程序提交的數據分成合適的小塊交給網絡層，確認收到分組或者設置發送最後確認分組超時時鐘等
UDP：不可靠，但是比較快
端口號：16bits，每一個端口監聽一個服務
1-1023 保留給已知端口（服務器）
1024-5000 臨時端口（客戶端口，確保是本機唯一就可以啦）
- 應用層
APP-KERNEL-NETWORK
WEB瀏覽器向WEB服務器發送獲取網頁的請求時，瀏覽器只能與本地客戶機的傳輸層對話，傳輸層將請求分解成TCP片，添加序列號和校驗和，然後將請求傳遞給本地網絡層，網絡層將TCP片分成IP數據報，並路由（IP），ARP（IP-》MAC），數據編碼成特定物理介質的模擬信號
常見服務和應用
DNS： 一個分佈的數據庫，由它來提供IP地址和主機名之間的映射信息。一個地址可以有多個名字，一個名字可以指示多個不同的地址（DNS負載均衡）
DHCP：IP地址有可能在程序運行時改變，所以每次需要時要檢查當前的IP地址，而不是將其緩存。一個計算機啓動時，它會發送請求給255.255.255.255，然後找到DHCP服務器
防火牆（網絡層）：檢查傳入或者傳出網絡接口的各個包，根據一組規則接受或者拒絕包。過濾一般是根據網絡地址和端口的。
Proxy server（應用層）：如果防火牆阻止某主機訪問外界網絡，此時向本地代理服務器（支持local caching）發送請求，然後代理去請求WEB服務器頁面，將回應轉發給主機。Socket代理服務器是作用在傳輸層，可以代理所有的TCP/UDP。公司可以使用代理服務器來跟蹤員工的web使用情況。
代理器目前不能應對所有協議，通常已有的協議有HTTP，FTP等，可以通過HTTP來接入他們的協議，最著名的是SOAP
Reference
- JAVA 網絡編程
- TCP/IP詳解 卷1