网络为什么要分层呀？（TCP/IP协议族）

• TCP/IP协议族是什么？
  • 他是一大堆网络分层模型，并不是tcp、ip这么两个东西。

为什么要分层呢？

• 网络为什么要分层？
  • 看一下这个模型，从客户端到服务器可能会很多中间节点，这些节点之间可能绕来绕去的。
  • 按照一个完美的、理想化的模型，我怎么传呢？
    • 我只用http就够了。
    • 比如我要传一个什么报文，一条路传过去。
  • 那为什么要分层？分层，就是因为网络的不稳定。
    • 假如我在传输的路上，某个节点坏掉了，而不是整个瘫痪了，比如传的过程中，某个节点的路由器被人给炸掉了，那么我这个消息是不是丢了？
    • 接下来我需要把这个消息再发一次。通过别的路由器，比如通过下面的路由器传。
    • 那么我怎么知道这个东西没有收到呢？我可能有超时什么的，我会知道这个消息他传送失败，那么我再传一次，然后成功了。
    • 这是一种很常见的网络模型，不可能要求这个网络是绝对稳定的，比如停电了怎么办？网线插头被拔了怎么办？被踢掉了怎么办？
    • 各种问题，不可能稳定，因为网络不可能稳定。重传这个事是一定会发生的。这是百分之百的。
    • 但是提到重传就有另外一个问题了。我们的数据不一定是很小很小的。我要传一个大数据，我可能需要传很多次，可能我花了两秒钟才传完。
    • 这只是一个例子，实际过程中会出现各种各样的问题。那么网络就会很差很差。网络利用性，网速什么的都会影响，就是因为我们的网络不够稳定，而且数据可能会比较大。
    • 那就只有一个办法，那就是把你的东西切成块来传，本来你的东西很大是吧?我把他切成五块，然后这五快分别传，传起来就会比较方便。

传输层由来

• 比如我有一个数据叫abcdefghijklmnopqrst ，把他切成四块，然后做一个标记，这个时候我还是这么传，

• 假如分块传输：
  • 我第一次传1，收到了，
  • 第二次传2，收到了，
  • 第三次传3，没收到，
  • 第三次传4，收到了。
  • 那么过一会我就会发现，怎么三号没给我回应啊？
    • 那么我再传一次3吧，传过去了。
  • 一共传了5次，大概多传了25%这么多。
• 如果我们把他们放到一起传
  • 第一次可能直接失败，我再传一次，可能还会失败，
  • 那么分块就会把这个问题解决了。这个是分块传输他的好处。那么由于有分块传输，我就需要分层了。

传输层作用

• 因为上层应用层协议并不只http自己，还有别的，还有传文件的ftp，发邮件的smtp，他们都有这种需求，都有这种需求，我们做编程就知道，怎么做？
  • 把这个功能给抽出来，拿一个接口出来，抽出来一层，让这一层只做包的分发（紫色层）
  • 然后每次发消息的时候，我不管是发什么消息，不管是发正常的，还是更长的，更短的，我都在应用层切成块，发给分发层
  • 你把他帮我传过去，哪一块丢失了，紫色的这一层会帮我们再传一次。紫色的这一层就叫TCP，TCP叫传输层。
  • 为什么我有http，还要拉一层来传呢？就是这个作用。他能够保证网络的稳定传输。

网络层的出现

• 讲了两层了，讲了TCP为什么还要分层呢？
  • 你看我是分块的是吧？但是不是所有数据都需要重传的。
  • 比如你打游戏，你玩吃鸡，他有什么特点呢？你玩的时候，我的网络卡了，忽然我动不了了，然后我在两秒钟之后才恢复，那么我在卡的过程中，我的数据别人看不到是吧，发送方可能也知道数据没收到，但是，我有必要重传吗？不需要的，我现在网络断了，别人只需要知道我现在在哪？他没有必要知道这个过程我经历了什么。大家都需要最新的信息。
  • 这种需求还是比较常见的。吃鸡游戏就是其中一个例子。他们可能并不需要重传。你扔出去就不用管了。这种叫做UDP。
  • 我们的网络并不都是像tcp数据完整性要求这么严，但是他们都需要网络，都需要按照这个路上一步一步走过来，都需要这个主机找到那个主机去。那么这个功能怎么办？
  • TCP怎么出现的？他有统一需求，多个应用层都有这个需求，那么抽出来，抽个TCP。
  • 那么tcp和udp都有这种网络的需求，怎么办？
    • 再抽一层。这一层又把网络传输往下降了。tcp我也不传了，我只是把功能抽一抽，把他切成四块，他第一块给下面，第二块给下面…
    • 新抽出来的这一层就只负责蒙头传。
    • 我不知道你给我的这四块之间有连续关系
    • 传到没？我不管。
    • 传的是啥？我不管。
    • 互相有联系没？我不管。
  • 我只负责帮你往目标地址去传。到了没？我也不管。这一层就是IP层，网络层。

• 那么到这个时候，整个网络结构，关系是怎么样的呢？
  • http需要发东西是吧？他不传，告诉tcp我要传这个数据，快点给我传去；
  • 然后tcp说好的，tcp也不传，他把数据拆成块，给ip，请你给我传这块。
    • 都没有什么你先传后传的，不管。就跟他说你传这块，传那块，
    • 他tcp负责编号，负责看顺序，负责检测是否到了。
  • 然后传过去，一号，传到对面的ip层，
  • 往上移交，tcp收到以后，对ip层说，请帮我发这个消息回去，发什么呢？
    • 一个确认信息。然后左边tcp层会知道，一号到了。
    • 同时，未必是先后关系，这个二号传过去，然后也会确认。
    • 三号传过去往上交，可能三号收到失败，那么他就不会往回返。
    • 四号发过去，四号也收到了，
  • 然后左边tcp发现三号没到，
    • 然后再要ip层传一次，右边ip收到，交给tcp，tcp一看，这不三号吗？全了。
  • 之后，做两件事，第一，他会给左边tcp回复，你这三号也到了，同时他也会把这个整个拼装起来，告诉http， 你收到一个消息。
  • 这个时候，这个消息到达了。
• 这三层他们的出现，都是因为网络的不稳定，如果网络稳定，你所有东西都能一次性到达，那么tcp、ip都不再需要。只要所有对象的应用层就足够了。

数据链路层

• 另外，还有一层没有说，就下面的数据链路层。
  • 数据链路层就是我们实际的网络，比如我们的以太网，我们的wifi网络，
  • 以太网是什么呢？就是我们用网线连的这种网就叫以太网，因为现在用的以太网已经是一种事实标准了，其实，物理连线来做一个网络未必需要用以太网这种双绞线，你发明一个八绞线也可以，但是他已经成为一个事实标准了，所以好像我们就只有这一种物理网络一样，并不是的，什么叫以太网呢？用网线连的网就叫以太网。我们用的以太网、wif就是下面的数据链路层（LINK），他什么作用？他为我们网络提供现实世界中的支持。

• 这是tcp/ip他们的模型，tcp/ip族有四层模型，另外还有七层模型，七层模型因为过于复杂，在一些实际的讨论和讲授中可能会更加麻烦一点，那个把链路层也分两层，一个叫数据链路层，一个叫物理层，
  • 数据链路层是我们的以太网、wifi，
  • 物理层是我们的网线、交换机。
• 其实四层这种分法很直接，很容易搞明白，不过很多人不理解就是因为没有搞清楚为什么要分层，就是因为网络不稳定。不然只有两层，一层是咱们的设备，一层是上面的应用，太好理解了，为什么有tcp、ip？因为网络不稳定。
• 为什么要tcp？
  • 因为我要拆包。
• 为什么要ip？
  • 有的时候我不需要确认，那么我把我的传输单独分一层，ip不是用来传数据的，真正传数据靠的是数据链路层。他是用来干什么？比如我要寻址，我要找路由器。
• ip层怎么寻址呢？
  • 你可以看一些介绍，总之他会找出各种路由器之间的表，他会逐渐建立起一个越来越稳定的查询网络。

长连接：

什么叫长连接？

• 长连接就是我们不释放的连接。连接都是保持的，直到我关闭，直到我忘记。长连接就是我强制不让他关闭。
• 为什么要长连接呢？
  • 他是跟我们的网络有关的。
• 这是我们想象中的网络，

• 但是我们的电脑可能并不在公网上，而是在某个内网里面，比如我们的小区网关建了一个内网，然后我们的电脑是在这个网关里面，
• 他并没有公网ip，跟下面一样。网关跟外界通信，我们要跟外界通信得先跟网关通信，然后他帮我们在上面开一个小口，然后这个小口去跟外界通信。这样就导致一个什么结果呢？
• 我们的主机，他其实占用的端口是网关的端口，网关给我们开的端口。
• 实际的网络有时候会出现内网。
  • 我们手机的网络就是运行在这样的网络里面的。我们手机网络全都是运行在内网里面的。都是某个运行商给我们建立的一个内网。这是我们运行的实际方式。

• 接下来说到长连接了，我们的手机他用了我们的运行商开的一个内网，而内网要给我们开这些端口，要耗费他的资源，那么他就会想着尽量省资源。
• 省资源是什么方式呢？就是这个端口你不使用一段时间后，我就把他关闭了
• 那么这就导致，当我们手机上开着一个聊天软件，他通过服务器去连，这是正常的，可是，假如我们有一段时间没有发消息，这个服务器就觉得，他原来这个端口不用了，不需要通知服务器，服务器会检测，过段时间就关了。这个时候外界再想给我发消息，他依然是发到外界网关的端口上，他不知道我是否是在内网，他只是往这发消息，他发现发不动，因为服务器把这个端口给关了，服务器根本就不搭理他，那么这个网络就被切断了，他被限时切断。这就不行了，现实场景中，我们可能随时要接收服务器推送，或者是接收一些服务器的消息，那我五分钟不聊天你就让我再也聊不成，这……那就需要突破这个限制。
• 去建立一个长连接。让这个端口不会被关闭。就是去欺骗你的网关，也就是使用心跳。

长连接实现方式：心跳

• 不管你本地是不是有消息发送给对方的对象，你每过一段时间，比如你每过一秒钟都发个消息，发个没有用的tcp消息。这个时候你的网关就会发现，这个端口一直在被占用，他就不会帮你关闭掉。这就是心跳包的本质。
• 了解这些东西的本质之后，去做具体的实现，做各种细节，或者在技术上做一些突破的时候，都会更加明白。我们android开发中用得很少，做长连接谁做呢？那些极光推送这些做推送的公司他们会做，这个技术非常难，很复杂，里面细节非常非常多，你需要对运行商对各种东西了解得非常细致。