一、网络分层

网络分层是将网络节点所要完成的数据发送或转发、打包和拆包、以及控制信息加载或拆除等工作。

分别由不同的硬件和软件来完成。这样可以将通信和网络互联这一复杂问题变得较为简单。

网络分层的每一层都是为了完成一种功能而设的，为了实现这些功能，就需要遵守共同规则，这个规则叫做协议。

为了它更好的理解，这里介绍5层模型 （应用层->传输层->网络层->数据链路层->物理层）。

1、物理层

该层负责比特流在节点的传输，及负责物理传输，该层协议既与链路有关，也与传输介质有关、其通俗来讲就是把计算机连接起来的物理手段。

2.数据链路层

该层控制网络与物理层之间的通信，其主要功能是如何不可靠的物理线路上进行数据可靠的传输。为了保证传输，从网络层介绍到的数据被分割成特定的可物理层传输的帧。帧是用来移动数据的结构包，它不仅包括原始数据，还包括发送方和接受方的物理地址以及纠错和控制信息。启动地址确定了帧将发送到何处，而纠错和控制信息则保证帧无差错到达。如果再传送数据时，接收点检测到所传数据中有差错，就要通知发送方重发这一帧。

3.网络层

该层决定如何将数据从发送方路由到接受方。网络层通过综合考虑发送优先权、网络拥塞程度、服务质量以及可选路由的花费来决定从一个网络中节点A到另一个网络节点B的最佳路径

4.传输层

该层为两台主机上的应用程序提供端到端的通信，相比之下，网络层的功能是建立主机到主机的通信。传输层有两个传输协议：TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。其中，TCP是一个可靠的面向连接的协议，UDP是不可靠的或者说无连接的协议。

5.应用层

应用程序收到传输层的数据后，接下来就要进行解读。解读必须事先规定好格式，而应用层就是规定应用程序的数据格式的。它的主要协议有HTTP、FTP（文件传输协议）、SMTP（简单邮件传输协议）POP3（邮局协议版本3）等。

二、TCP的三次握手与四次挥手

通常采用HTTP连接网络的时候会进行TCP的三次握手，然后传输数据，之后再释放连接。

打开链接 -> 写请求数据 -> 读相应数据 -> 关闭链接

• 第一次握手：建立链接。客户端（Client）发送链接请求报文端，将SYN设置为1、Sequence Number（序列号）为x；接下来客户端进入SYN_SENT状态，等待服务端（Service）的确认。

• 第二次握手：服务端收到客户端的SYN报文段，对SYN报文进行确认，设置Acknowledgment Number（确认号）ACK为 x+1（seq+1）；同时自己还要发送SYN请求消息，将SYN设置1，将seq设置为y。服务端将上述所有信息放 到SYN+ACK报文中一并发送给客户端，此事服务端进入SYN_RCVD状态。

• 第三次握手：客户端收到服务器SYN_ACK报文段；将ACK设置为y+1，向服务端发送ACK报文段，这个报文段发送完毕后，客户端和服务端都进入ESTABLISHED（TCP链接成功）状态，完成TCP三次握手

在客户端和服务端通过三次握手建立TCP链接以后，当数据传输完毕，断开链接时就需要进行TCP的四次挥手。

• 第一次挥手：客户端设置seq和ACK，向服务端发送一个FIN报文段。此时，客户端进入FIN_WAIT_1状态，表示客户端没有数据要发送给客户端了。

• 第二次挥手：服务端收到了客户端发送的FIN报文段，向客户端回了一个ACK报文段。

• 第三次挥手：服务端向客户端发送FIN报文段，请求关闭链接，同时服务端进入一个LAST_ACK状态。

• 第四次挥手：客户端收到服务端发送的FIN报文段，向服务端发送ACK报文段，然后客户端进入TIME_WAIT状态。服务端收到客户端ACK报文以后，就关闭链接。此时，客户端等待2MSL（最大报文段生存时间）后依然没有收到回复，则说明服务端已正常关闭，这样客户端也可以关闭链接了。

如果有大量的链接，每次重复连接和关闭，都要经历三次握手和四次挥手这很显然会造成性能低下。因此HTTP有一种机制叫做Keepalive connections ，它可以再传输协议后仍然保持链接，当客户端需要再次获取连接时，直接使用刚刚空闲下来的连接而无须再次挥手