协议

协议

定义

协议：顾名思义，是一种双方或者多方的约定，它定义了我们统一的统一的标准去表示一些东西，让我们能站在一样的条件下去说去做。

 在我看来，这世界上的所有的东西都是在遵循着某种约定，才会有这样的世界呈现在我们面前。

今天主要是细说 协议在网络中的运用。下面开始科普知识

协议，网络协议的简称，网络协议是通信计算机双方必须共同遵从的一组约定。如怎么样建立连接、怎么样互相识别等。只有遵守这个约定，计算机之间才能相互通信交流。它的三要素是：语法、语义、时序。

为了使数据在网络上从源到达目的，网络通信的参与方必须遵循相同的规则，这套规则称为协议（protocol），它最终体现为在网络上传输的数据包的格式。

协议往往分成几个层次进行定义，分层定义是为了使某一层协议的改变不影响其他层次的协议。

起源

1969年12月，美国国防部高级计划研究署的分组交换网ARPANET投入运行，从此计算机网络发展进入新纪元。ARPANET当时仅有4个结点，分别在美国国防部、原子能委员会、麻省理工学院和加利福利亚。这4台计算机之间进行数据通信仅有传送数据的通路是不够的，还必须遵守一些事先约定好的规则，由这些规则明确所交换数据的格式及有关同步问题。人与人之间交谈需要使用同一种语言，如果语言不同则需要翻译，否则两人之间无法沟通。计算机之间的通信过程和人与人之间的交谈过程非常相似，前者由计算机控制，后者由参加交谈的人控制。

计算机通信网是由许多具有信息交换和处理能力的节点互连而成的。要使整个网络有条不紊地工作, 就要求每个节点必须遵守一些事先约定好的有关数据格式及时序等的规则。 这些为实现网络数据交换而建立的规则、约定或标准就称为网络协议。协议是通信双方为了实现通信而设计的约定或通话规则。

协议总是指某一层的协议。准确地说，它是在同等层之间的实体通信时，有关通信规则和约定的集合就是该层协议，例如物理层协议、传输层协议、应用层协议。

网络协议，也可简称协议，通常由三要素组成：

(1)语法：即数据与控制信息的结构或格式；

(2)语义：即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应；

(3)时序（同步），即事件实现顺序的详细说明。 [1]

是一系列的步骤： 它包括两方或多方，设计它的目的是要完成一项任务！

是对数据格式和计算机之间交换数据时必须遵守的规则的正式描述。简单的说，网络中的计算机要能够互相顺利的通信，就必须讲同样的语言，协议就相当于语言，它分为Ethernet、NetBEUI、IPX/SPX以及TCP/IP协议。

特点

1） 协议中的每个人都必须了解协议，并且预先知道所要完成的所有的步骤。

2） 协议中的每个人都必须同意并遵循它。

3） 协议必须是清楚的，每一步必须明确定义，并且不会引起误解。

在计算机网络中用于规定信息的格式以及如何发送和接收信息的一套规则称为网络协议或通信协议

协议也可以这样说,就是连入网络的计算机都要遵循的一定的技术规范,关于硬件、软件和端口等的技术规范。

网络是一个信息交换的场所，所有接入网络的计算机都可以通过彼此之间的物理连设备进行信息交换，这种物理设备包括最常见的电缆、光缆、无线WAP和微波等，但是单纯拥有这些物理设备并不能实现信息的交换，这就好像人类的身体不能缺少大脑的支配一样，信息交换还要具备软件环境，这种“软件环境”是人类事先规定好的一些规则，被称作“协议”，有了协议，不同的电脑可以遵照相同的协议使用物理设备，并且不会造成相互之间的“不理解”。

通用的ISO/OSI七层参考模型

ISO/OSI协议模型

国际标准化组织（ISO）为了规范协议层次的划分制定了开发系统互联（OSI，Open Systems Interconnection）模型，即ISO/OSI参考模型。此模型根据网络功能制定出7层网络协议结构，由低到高分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

应用层
表示层
会话层
传输层
网络层
数据链路层
物理层

（1）物理层：简单地说，物理层协议对与基本物理信号传输有关的机械、电气等功能进行描述。若生产相互连接的两个设备的两个厂商都遵循相同物理层规范，则二者必定能被连接在一起，并能接收对方发来的电、光或其他的物理信号，而且能正确地将这些物理信号理解为二进制的0和1序列。物理层只负责正确地1和发送比特，并不关心这些比特的具体含义。

（2）数据链路层：数据链路层简称链路层，它依赖物理层提供的比特传输能力把数据组织成为有边界的传输单位，称为“帧”。链路层把来自网络层的数据组织成“帧”，然后再通过物理层向外发送。当然，链路层也要负责从来自物理层的比特序列（或者字节序列）中区分出一个个的帧，并将帧中的数据传递给网络层。为了将各个帧区分开来，需要在帧的头部和尾部附加一些特点的信息，这个过程称为“封装”，其相反的过程称为“解封装”。“封装”的概念不只在链路层中存在，在更高的各层协议中同样存在。所有层上的“封装”问题的共同特征是把来自高层的封装单位根据本层的需要附加上特定信息形成本层的封装单位，然后向低层传递，同时把来自低层的数据解封装后向高层传递。另外，链路层还可以有其他的诸如差错校验、流量控制等功能，但要理解整个协议体系，则首先应记住它和帧之间的密切关系，因为帧使无头无尾的比特序列变成容易控制的有界单位。

（3）网络层：网络层解决如何标识通信各方和数据如何从源到达目的这个问题。网络层用特定的网络层地址来标识整个网络中的一个节点，并负责使来自传输层的应该到达某个网络层地址的数据能够被送达这个网络层地址所对应的网络节点。网络层的封装单位称为“包”，“包”需要被进一步封装成链路层的帧然后才能通过物理层发送出去，而在接收方，包在链路层的帧中被解封装出来。最典型的的网络层协议就是目前在Internet中使用的IP协议，它使用IP地址唯一地标识Internet中的一台主机，路由设备根据IP包中的目的IP地址将IP包一步步转发至目的主机。

（4）传输层：依赖物理层、数据链路层和网络层，任意一个网络节点都能把任何信息传递到其他任意节点，而传输层在物理层、数据链路层和网络层提供的节点间的通信能力基础上进一步提供了面向应用的服务。传输层向上层提供屏蔽了传输细节的数据传输服务，将来自高层的数据进行分段并将来自低层的数据重组，对数据传输进行差错恢复和流量控制。通过对每个网络节点的多个进程进行标识，传输层可以实现对网络层的多路复用。

（5）会话层：会话层用于建立和管理不同主机的两个进程之间的对话。会话层可以管理对话，可允许对话在两个方向上同时进行，也可以强制对话同时只在一个方向上进行。在后一种情况下，会话层可以提供会话令牌来控制某时刻哪一方可以发生数据。会话层还可以提供同步服务，它可以在数据流中插入同步点，每当因网络出现故障而造成大量数据传输中断时，通过同步点机制可以使两个进程之间的数据传输不需要从头开始，而是从最后一个同步点开始继续传输。

（6）表示层：表示层协议规定对来自应用层的数据如何进行表达，例如采用什么样的文字编码、是否及如何进行压缩、是否及如何加密等。

（7）应用层：应用层四ISO/OSI模型中最靠近用户的一层，应用层协议直接面对用户的需求，例如与发送邮件相关的应用层协议可以规定诸如邮件地址的格式、邮件内容的段落表示、客户与服务器进行交互的命令串等。

 

TCP/IP四层模型

ISO制定的OSI参考模型的过于庞大、复杂招致了许多批评。与此对照，由技术人员自己开发的TCP/IP协议栈获得了更为广泛的应用。如图2-1所示，是TCP/IP参考模型和OSI参考模型的对比示意图

2.1　TCP/IP参考模型的层次结构 　　TCP/IP协议栈是美国国防部高级研究计划局计算机网（Advanced Research Projects Agency Network，ARPANET）和其后继因特网使用的参考模型。ARPANET是由美国国防部（U.S．Department of Defense，DoD）赞助的研究网络。最初，它只连接了美国境内的四所大学。随后的几年中，它通过租用的电话线连接了数百所大学和*部门。最终ARPANET发展成为全球规模最大的互连网络-因特网。最初的ARPANET于1990年永久性地关闭。　　 　　TCP/IP参考模型分为四个层次：应用层、传输层、网络互连层和主机到网络层。。

TCP/IP参考模型的层次结构 　　在TCP/IP参考模型中，去掉了OSI参考模型中的会话层和表示层（这两层的功能被合并到应用层实现）。同时将OSI参考模型中的数据链路层和物理层合并为主机到网络层。下面，分别介绍各层的主要功能。 　　 　　

1、主机到网络层　　 　　实际上TCP/IP参考模型没有真正描述这一层的实现，只是要求能够提供给其上层-网络互连层一个访问接口，以便在其上传递IP分组。由于这一层次未被定义，所以其具体的实现方法将随着网络类型的不同而不同。　　 　　

2、网络互连层　　 　　网络互连层是整个TCP/IP协议栈的核心。它的功能是把分组发往目标网络或主机。同时，为了尽快地发送分组，可能需要沿不同的路径同时进行分组传递。因此，分组到达的顺序和发送的顺序可能不同，这就需要上层必须对分组进行排序。　　 　　网络互连层定义了分组格式和协议，即IP协议（Internet Protocol）。　　 　　网络互连层除了需要完成路由的功能外，也可以完成将不同类型的网络（异构网）互连的任务。除此之外，网络互连层还需要完成拥塞控制的功能。　　 　　

3、传输层　　 　　在TCP/IP模型中，传输层的功能是使源端主机和目标端主机上的对等实体可以进行会话。在传输层定义了两种服务质量不同的协议。即：传输控制协议TCP（transmission control protocol）和用户数据报协议UDP（user datagram protocol）。　　 　　TCP协议是一个面向连接的、可靠的协议。它将一台主机发出的字节流无差错地发往互联网上的其他主机。在发送端，它负责把上层传送下来的字节流分成报文段并传递给下层。在接收端，它负责把收到的报文进行重组后递交给上层。TCP协议还要处理端到端的流量控制，以避免缓慢接收的接收方没有足够的缓冲区接收发送方发送的大量数据。　　 　　UDP协议是一个不可靠的、无连接协议，主要适用于不需要对报文进行排序和流量控制的场合。　　 　　

4、应用层　　 　　TCP/IP模型将OSI参考模型中的会话层和表示层的功能合并到应用层实现。　　 　　应用层面向不同的网络应用引入了不同的应用层协议。其中，有基于TCP协议的，如文件传输协议（File Transfer Protocol，FTP）、虚拟终端协议（TELNET）、超文本链接协议（Hyper Text Transfer Protocol，HTTP），也有基于UDP协议的。

HTTP协议

1、介绍

HTTP是Hyper Text Transfer Protocol（超文本传输协议）的缩写。它的发展是万维网协会（World Wide Web Consortium）和Internet工作小组IETF（Internet Engineering Task Force）合作的结果，（他们）最终发布了一系列的RFC，RFC 1945定义了HTTP/1.0版本。其中最著名的就是RFC 2616。RFC 2616定义了今天普遍使用的一个版本——HTTP 1.1。

HTTP协议（HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议）是用于从WWW服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。它可以使浏览器更加高效，使网络传输减少。它不仅保证计算机正确快速地传输超文本文档，还确定传输文档中的哪一部分，以及哪部分内容首先显示(如文本先于图形)等。

HTTP是一个应用层协议，由请求和响应构成，是一个标准的客户端服务器模型。HTTP是一个无状态的协议。

2、 在TCP/IP协议栈的位置

HTTP协议通常承载于TCP协议之上，有时也承载于TLS或SSL协议层之上，这个时候，就成了我们常说的HTTPS。如下图所示：

默认HTTP的端口号为80，HTTPS的端口号为443。

3、请求相应模型

HTTP协议永远都是客户端发起请求，服务器回送响应。见下图：

这样就限制了使用HTTP协议，无法实现在客户端没有发起请求的时候，服务器将消息推送给客户端。

HTTP协议是一个无状态的协议，同一个客户端的这次请求和上次请求是没有对应关系。

4、工作流程

一次HTTP操作称为一个事务，其工作过程可分为四步：

1）首先客户机与服务器需要建立连接。只要单击某个超级链接，HTTP的工作开始。

2）建立连接后，客户机发送一个请求给服务器，请求方式的格式为：统一资源标识符（URL）、协议版本号，后边是MIME信息包括请求修饰符、客户机信息和可能的内容。

3）服务器接到请求后，给予相应的响应信息，其格式为一个状态行，包括信息的协议版本号、一个成功或错误的代码，后边是MIME信息包括服务器信息、实体信息和可能的内容。

4）客户端接收服务器所返回的信息通过浏览器显示在用户的显示屏上，然后客户机与服务器断开连接。

如果在以上过程中的某一步出现错误，那么产生错误的信息将返回到客户端，有显示屏输出。对于用户来说，这些过程是由HTTP自己完成的，用户只要用鼠标点击，等待信息显示就可以了。