网络协议 1.
1 百科名片 编辑本段
网络协议的定义:为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。例如,网络中一个微机用户和一个大型主机的操作员进行通信,由于这两个数据终端所用字符集不同,因此操作员所输入的命令彼此不认识。为了能进行通信,规定每个终端都要将各自字符集中的字符先变换为标准字符集的字符后,才进入网络传送,到达目的终端之后,再变换为该终端字符集的字符。当然,对于不相容终端,除了需变换字符集字符外。其他特性,如显示格式、行长、行数、屏幕滚动方式等也需作相应的变换。
2 简介 编辑本段
协议是用来描述进程之间信息交换数据时的规则术语(参见“法律学”对于“协议”的定义)。在计算机网络中,两个相互通信的实体处在不同的地理位置,其上的两个进程相互通信,需要通过交换信息来协调它们的动作达到同步,而信息的交换必须按照预先共同约定好的规则进行。
3 要素 编辑本段
网络协议是由三个要素组成:
1. 语义:语义是解释控制信息每个部分的意义。它规定了需要发出何种控制
信息,以及完成的动作与做出什么样的响应。
2. 语法:语法是用户数据与控制信息的结构与格式,以及数据出现的顺序。
3. 时序:时序是对事件发生顺序的详细说明。(也可称为“同步”)。
人们形象地把这三个要素描述为:语义表示要做什么,语法表示要怎么做,时序表示做的顺序。
4 工作方式 编辑本段
网络上的计算机之间又是如何交换信息的呢?就像我们说话用某种语言一样,在网络上的各台计算机之间也有一种语言,这就是网络协议,[4]不同的计算机之间必须使用相同的网络协议才能进行通信。
网络协议是网络上所有设备(网络服务器、计算机及交换机、路由器、防火墙等)之间通信规则的集合,它规定了通信时信息必须采用的格式和这些格式的意义。大多数网络都采用分层的体系结构,每一层都建立在它的下层之上,向它
的上一层提供一定的服务,而把如何实现这一服务的细节对上一层加以屏蔽。一台设备上的第 n层与另一台设备上的第n层进行通信的规则就是第n层协议。在网络的各层中存在着许多协议,接收方和发送方同层的协议必须一致,否则一方将无法识别另一方发出的信息。网络协议使网络上各种设备能够相互交换信息。常见的协议有:TCP/IP协议、IPX/SPX协议、NetBEUI协议等。
网络上的计算机之间又是如何交换信息的呢?就象我们说话用某种语言一样,在网络上的各台计算机之间也有一种语言,这就是网络协议,不同的计算机之间必须使用相同的网络协议才能进行通信。当然了,网络协议也有很多种,具体选择哪一种协议则要看情况而定。Internet上的计算机使用的是TCP/IP协议。 ARPANET网成功的主要原因是因为它使用了TCP/IP标准网络协议,TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)----传输控制协议/互联网协议是Internet采用的一种标准网络协议。它是由ARPA于1977年到1979年推出的一种网络体系结构和协议规范。随着Internet网的发展,TCP/IP也得到进一步的研究开发和推广应用,成为Internet网上的"通用语言"。
5 层次结构 编辑本段
由于网络节点之间联系的复杂性,在制定协议时,通常把复杂成分分解成一些简单成分,然后再将它们复合起来。最常用的复合技术就是层次方式,网络协议的层次结构如下:
1.
2.
3.
户。
4. 把物理通信线路作为最低层,它使用从最高层传送来的参数,是提供服务的基础。 结构中的每一层都规定有明确的服务及接口标准。 把用户的应用程序作为最高层 除了最高层外,中间的每一层都向上一层提供服务,同时又是下一层的用
6 层次划分 编辑本段
为了使不同计算机厂家生产的计算机能够相互通信,以便在更大的范围内建立计算机网络,国际标准化组织(ISO)在1978年提出了“开放系统互联参考模型”,即著名的OSI/RM模型(Open System Interconnection/Reference Model)。它将计算机网络体系结构的通信协议划分为七层,自下而上依次为:物理层
(Physics Layer)、数据链路层(Data Link Layer)、网络层(Network Layer)、传输层(Transport Layer)、会话层(Session Layer)、表示层(Presentation Layer)、应用层(Application Layer)。
其中第四层完成数据传送服务,上面三层面向用户。对于每一层,至少制定两项标准:服务定义和协议规范。前者给出了该层所提供的服务的准确定义,后者详细描述了该协议的动作和各种有关规程,以保证服务的提供。 应用层 表示层
会话层
传输层
网络层 数据链路层
物理层
7 常用协议 编辑本段
7.1 TCP/IP协议
毫无疑问是这三大协议中最重要的一个,作为互联网的基础协议,没有它就根本不可能上网,任何和互联网有关的操作都离不开TCP/IP协议。不过TCP/IP协议也是这三大协议中配置起来最麻烦的一个,单机上网还好,而通过局域网访问互联网的话,就要详细设置IP地址,网关,子网掩码,DNS服务器等参数。 TCP/IP尽管是目前最流行的网络协议,但TCP/IP协议在局域网中的通信效率并不高,使用它在浏览“网上邻居”中的计算机时,经常会出现不能正常浏览的现象。此时安装NetBEUI协议就会解决这个问题。
7.2 NetBEUI
即NetBios Enhanced User Interface ,或NetBios增强用户接口。它是NetBIOS协议的增强版本,曾被许多操作系统采用,例如Windows for Workgroup、Win 9x系列、Windows NT等。NETBEUI协议在许多情形下很有用,是WINDOWS98之前的操作系统的缺省协议。NetBEUI协议是一种短小精悍、通信效率高的广播型协议,安装后不需要进行设置,特别适合于在“网络邻居”传送数据。所以建议除了TCP/IP协议之外,小型局域网的计算机也可以安上NetBEUI协议。另外还有一点要注意,如果一台只装了TCP/IP协议的WINDOWS98机器要想加入到WINNT域,也必须安装NetBEUI协议。
7.3 IPX/SPX协议
本来就是Novell开发的专用于NetWare网络中的协议,但是现在也非常常用--大部分可以联机的游戏都支持IPX/SPX协议,比如星际争霸,反恐精英等等。虽然这些游戏通过TCP/IP协议也能联机,但显然还是通过IPX/SPX协议更省事,因为根本不需要任何设置。除此之外,IPX/SPX协议在局域网络中的用途似乎并不是很大.如果确定不在局域网中联机玩游戏,那么这个协议可有可无。 8 划分 编辑本段
物理层:以太网 · 调制解调器 · 电力线通信
(PLC) · SONET/SDH · G.709 · 光导纤维 · 同轴电缆 · 双绞线等 数据链路层:Wi-Fi(IEEE 802.11) · WiMAX(IEEE
802.16) · ARP · RARP ·ATM · DTM · 令牌环 · 以太网 ·FDDI · 帧中继 · GPRS · EVDO ·HSPA · HDLC · PPP · L2TP ·PPTP · ISDN·STP 等 网络层协议:IP (IPv4 · IPv6) · ICMP· ICMPv6·IGMP ·IS-IS · IPsec 等
传输层协议:TCP · UDP · TLS · DCCP · SCTP · RSVP · OSPF 等 应用层协议:
DHCP · DNS · FTP · Gopher · HTTP· IMAP4 · IRC · NNTP · XMPP ·POP3 · SIP · SMTP ·SNMP · SSH ·TELNET · RPC · RTCP · RTP ·RTSP· SDP · SOAP · GTP · STUN · NTP· SSDP · BGP · RIP 等 HTTP协议
HTTP(HyperTextTransferotocol)是超文本传输协议的缩写,它用于传送WWW方式的数据,关于HTTP协议的具体内容请参考RFC2616。HTTP协议采用了请求/响应模型。 客户端向服务器发送一个请求,请求头包含请求的方法、URI、协议版本、以及包含请求修饰符、客户信息和内容的类似于MIME的消息结构。服务器以一个状态行作为响应,相应的内容包括消息协议的版本,成功或者错误编码加上包含服务器信息、实体元信息以及可能的实体内容。
通常HTTP消息包括客户机向服务器的请求消息和服务器向客户机的响应消息。这两种类型的消息由一个起始行,一个或者多个头域,一个只是头域结束的空行和可选的消息体组成。HTTP的头域包括通用头,请求头,响应头和实体头四个部分。每个头域由一个域名,冒号(:)和域值三部分组成。域名是大小写无关的,域值前可以添加任何数量的空格符,头域可以被扩展为多行,在每行开始处,使用至少一个空格或制表符。
通用头域
通用头域包含请求和响应消息都支持的头域,通用头域包含Cache-Control、Connection、Date、Pragma、Transfer-Encoding、Upgrade、Via。对通用头域的扩展要求双方都支持此扩展,假如存在不支持的通用头域,一般将会作为实体头域处理。下面简单介绍几个在UPnP消息中使用的通用头域。
Cache-Control头域
Cache-Control指定请求和响应遵循的机制。在请求消息或响应消息中设置
Cache-Control并不会修改另一个消息处理过程中的缓存处理过程。请求时的缓存指令包括no-cache、no-store、max-age、max-stale、min-fresh、only-if-cached,响应消息中的指令包括public、private、no-cache、no-store、no-transform、must-revalidate、proxy-revalidate、max-age。各个消息中的指令含义如下:
Public指示响应可被任何缓存区缓存。
Private指示对于单个用户的整个或部分响应消息,不能被共享缓存处理。这答应器仅仅描述当用户的部分响应消息,此响应消息对于其他用户的请求无效。
no-cache指示请求或响应消息不能缓存
no-store用于防止重要的信息被无意的发布。在请求消息中发送将使得请求和响应消息都不使用缓存。
max-age指示客户机可以接收生存期不大于指定时间(以秒为单位)的响应。
min-fresh指示客户机可以接收响应时间小于当前时间加上指定时间的响应。
max-stale指示客户机可以接收超出超时期间的响应消息。假如指定max-stale消息的值,那么客户机可以接收超出超时期指定值之内的响应消息。
Date头域
Date头域表示消息发送的时间,时间的描述格式由rfc822定义。例如,
Date:Mon,31Dec200104:25:57GMT。Date描述的时间表示世界标准时,换算成本地时间,需要知道用户所在的时区。
Pragma头域
Pragma头域用来包含实现特定的指令,最常用的是Pragma:no-cache。在HTTP/1.1协议中,它的含义和Cache-Control:no-cache相同。
请求消息
请求消息的第一行为下面的格式:
MethodSPRequest-URISPHTTP-VersionCRLFMethod表示对于Request-URI完成的方法,这个字段是大小写敏感的,包括OPTIONS、GET、HEAD、POST、PUT、DELETE、TRACE。方法GET和HEAD应该被所有的通用WEB支持,其他所有方法的实现是可选的。GET方法取回由Request-URI标识的信息。HEAD方法也是取回由Request-URI标识的信息,只是可以在响应时,不返回消息体。POST方法可以请求服务器接收包含在请求中的实体信息,可以用于提交表单,向新闻组、BBS、邮件群组和数据库发送消息。
SP表示空格。Request-URI遵循URI格式,在此字段为星号(*)时,说明请求并不用于某个特定的资源地址,而是用于服务器本身。HTTP-Version表示支持的HTTP版本,例如为HTTP/1.1。CRLF表示换行回车符。请求头域答应客户端向服务器传递关于请求或者关于客户机的附加信息。请求头域可能包含下列字段Accept、Accept-Charset、Accept-Encoding、Accept-Language、Authorization、From、Host、If-Modified-Since、If-Match、If-None-Match、If-Range、If-Range、If-Unmodified-Since、Max-Forwards、Proxy-Authorization、Range、Referer、User-Agent。对请求头域的扩展要求双方都支持,假如存在不支持的请求头域,一般将会作为实体头域处理。
典型的请求消息:
GEThttp://download.microtool.de:80/somedata.exe
Host:download.microtool.de
Accept:*/*
Pragma:no-cache
Cache-Control:no-cache
Referer:http://download.microtool.de/
User-Agent:Mozilla/4.04[en](Win95;I;Nav)
Range:bytes=554554-
上例第一行表示HTTP客户端(可能是浏览器、下载程序)通过GET方法获得指定URL下的文件。棕色的部分表示请求头域的信息,绿色的部分表示通用头部分。
Host头域
Host头域指定请求资源的Intenet主机和端口号,必须表示请求url的原始服务器或网关的位置。HTTP/1.1请求必须包含主机头域,否则系统会以400状态码返回。
Referer头域
Referer头域答应客户端指定请求uri的源资源地址,这可以答应服务器生成回退链表,可用来登陆、优化cache等。他也答应废除的或错误的连接由于维护的目的被追踪。假如请求的uri没有自己的uri地址,Referer不能被发送。假如指定的是部分uri地址,则此地址应该是一个相对地址。
Range头域
Range头域可以请求实体的一个或者多个子范围。例如,
表示头500个字节:bytes=0-499
表示第二个500字节:bytes=500-999
表示最后500个字节:bytes=-500
表示500字节以后的范围:bytes=500-
第一个和最后一个字节:bytes=0-0,-1
同时指定几个范围:bytes=500-600,601-999
但是服务器可以忽略此请求头,假如无条件GET包含Range请求头,响应会以状态码206(PartialContent)返回而不是以200(OK)。
User-Agent头域
User-Agent头域的内容包含发出请求的用户信息。
响应消息
响应消息的第一行为下面的格式:
HTTP-VersionSPStatus-CodeSPReason-PhraseCRLF
HTTP-Version表示支持的HTTP版本,例如为HTTP/1.1。Status-Code是一个三个数字的结果代码。Reason-Phrase给Status-Code提供一个简单的文本描述。Status-Code主要用于机器自动识别,Reason-Phrase主要用于帮助用户理解。Status-Code的第一个数字定义响应的类别,后两个数字没有分类的作用。第一个数字可能取5个不同的值:
1xx:信息响应类,表示接收到请求并且继续处理
2xx:处理成功响应类,表示动作被成功接收、理解和接受
3xx:重定向响应类,为了完成指定的动作,必须接受进一步处理
4xx:错误,客户请求包含语法错误或者是不能正确执行
5xx:服务端错误,服务器不能正确执行一个正确的请求
响应头域答应服务器传递不能放在状态行的附加信息,这些域主要描述服务器的信息和Request-URI进一步的信息。响应头域包含Age、Location、Proxy-Authenticate、Public、
Retry-After、Server、Vary、Warning、WWW-Authenticate。对响应头域的扩展要求通讯双方都支持,假如存在不支持的响应头域,一般将会作为实体头域处理。
典型的响应消息:
HTTP/1.0200OK
Date:Mon,31Dec200104:25:57GMT
Server:Apache/1.3.14(Unix)
Content-type:text/Html
Last-modified:Tue,17Apr200106:46:28GMT
Etag:"a030f020ac7c01:1e9f"
Content-length:39725426
Content-range:bytes554554-40279979/40279980
上例第一行表示HTTP服务端响应一个GET方法。棕色的部分表示响应头域的信息,绿色的部分表示通用头部分,红色的部分表示实体头域的信息。
Location响应头
Location响应头用于重定向接收者到一个新URI地址。
Server响应头
Server响应头包含处理请求的原始服务器的软件信息。此域能包含多个产品和注释,产品标识一般按照重要性排序。
实体
请求消息和响应消息都可以包含实体信息,实体信息一般由实体头域和实体组成。实体头域包含关于实体的原信息,实体头包括Allow、Content-Base、Content-Encoding、Content-Language、Content-Length、Content-Location、Content-、Content-Range、
Content-Type、Etag、EXPires、Last-Modified、extension-header。extension-header答应端定义新的实体头,但是这些域可能无法未接受方识别。实体可以是一个经过编码的字节流,它的编码方式由Content-Encoding或Content-Type定义,它的长度由Content-Length或Content-Range定义。
Content-Type实体头
Content-Type实体头用于向接收方指示实体的介质类型,指定HEAD方法送到接收方的实体介质类型,或GET方法发送的请求介质类型Content-Range实体头
Content-Range实体头用于指定整个实体中的一部分的插入位置,他也指示了整个实体的长度。在服务器向客户返回一个部分响应,它必须描述响应覆盖的范围和整个实体长度。一般格式:
Content-Range:bytes-unitSPfirst-byte-pos-last-byte-pos/entity-legth
例如,传送头500个字节次字段的形式:Content-Range:bytes0-499/1234假如一个http消息包含此节(例如,对范围请求的响应或对一系列范围的重叠请求),Content-Range表示传送的范围,Content-Length表示实际传送的字节数。
Last-modified实体头
Last-modified实体头指定服务器上保存内容的最后修订时间。
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