【计算机网络笔记】网络应用进程通信

系列文章目录

什么是计算机网络？
什么是网络协议？
计算机网络的结构
数据交换之电路交换
数据交换之报文交换和分组交换
分组交换 vs 电路交换
计算机网络性能（1）——速率、带宽、延迟
计算机网络性能（2）——时延带宽积、丢包率、吞吐量/率
计算机网络体系结构概念
OSI参考模型基本概念
OSI参考模型中非端-端层（物理层、数据链路层、网络层）功能介绍
OSI参考模型中端-端层（传输层、会话层、表示层、应用层）功能介绍
TCP/IP参考模型基本概念，包括五层参考模型
网络应用的体系结构

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网络应用进程通信

用户自己PC机上应用的进程与服务器端应用的进程进行通信。这就是网络应用的核心。

进程间通信构成了网络应用的基础。

Q：进程？

A：主机上运行的程序。

Q：同一主机上运行的进程之间如何通信？

A：进程间通信机制、操作系统提供。

Q：不同主机上运行的进程间如何通信？

A：消息交换。

• 客户机进程: 发起通信的 进程
• 服务器进程: 等待通信请 求的进程
• 采用P2P架构的应用也存在客户机进程/ 服务器进程之分。

不同主机间进程通信依靠套接字机制，是由操作系统提供的一种抽象，它把网络的硬件基础设施和网络协议栈抽象为Socket套接字。进程通过套接字这个抽象使用下层协议和硬件。

• 进程间通信利用socket发送/接收消息实现

• Socket像门一样，发送方将消息送到门外邮箱，发送方依赖（门外的）传输基础设施将消息传到接收方所在主机，并送到接收方的门外，接收方从门外获取消息。

• 传输基础设施向进程提供API。如果要开发网络应用，就要调用这些API，就要使用Socket。所以网络应用开发经常也叫Socket编程。

如何寻址进程？

既然网络应用之间通信依靠消息交换，那这个消息发出去之后，底层的传输基础设施怎么正确地送到目的进程？那就有一个进程的标识问题，这就是寻址。寻址是网络中一个常用的概念，很多层都有寻址这个概念。

不同主机上的进程间通信，那么每个进程必须拥有标识符。

• 首先要标识主机。标识主机通过IP地址，IP地址能够唯一地标识Internet上的一台主机，就和我们的身份证号码一样。

• 然后标识一台主机上的进程。

  主机有了IP地址后，是否足以定位进程？当然不是，因为一个主机上可能同时跑着很多应用，也就有很多进程。所以需要额外的机制区分这台主机上不同的进程。

  所以需要为主机上每一个需要通信的进程分配一个端口号。有一些端口号是大家约定的不能随便用的，比如HTTP Server运行在80端口，Mail Server运行在25端口。

• 最终，IP地址+端口号就能唯一地标识网络上的进程。

如下图所示。

应用层协议是什么？

消息交换具体怎么做，比如消息的格式等等，以怎么的顺序来交换，这就依靠应用层协议。

网络应用需要遵循应用层协议。

• 应用层协议有公开的协议，由 RFC（Request For Comments 来定义，由IETF组织来维护，应用遵循公开的协议可以实现互操作。

  如果我们想要了解关于某个协议的权威信息，就去读RFC文档。

• 也有私有协议，比如多数P2P文件共享应用。

应用层协议的内容

• 消息的类型(type)。比如请求消息和响应消息。
• 消息的语法(syntax)/格式。比如消息中有哪些字段(field)，每个字段如何描述。
• 字段的语义(semantics)。比如字段中信息的含义。
• 规则(rules)。比如进程何时或如何发送/响应消息。

总结

网络应用不同之间依靠进程之间的信息交换，那要对进程进行寻址，就用到IP地址+端口号，消息的具体交换遵循应用层协议。协议中会规定一些内容。