小伙伴们大家好，今天郑昊将为大家详细介绍一下网络协议是如何实现的,网络协议基本原理的相关信息，以及网络,协议,地址,内核,端口相关的最新资讯和干货分享，无论你是初学者还是老手，都应该认真阅读这篇文章，因为里面包含了很多有用的信息。
说起网络协议，我们必须要先了解一下两中网络协议模型，一种是OSI的标准七层模式，一种是业界标准的TCP/IP模型。它们之间的对应关系如下图：
在客户端浏览器，我们将请求封装为HTTP协议，通过socket发送到内核。内核的网络协议栈里面，在TCP层创建用于维护连接、序列号、重传、拥塞控制的数据结构，将HTTP包加上TCP层，发送给IP层，IP层加上IP头，发送给MAC层，MAC层加上MAC头，从硬件网卡发出去
网络包会先到达网络1的交换机。我们常称交换机为二层设备，这是因为，交换机只会处理到第二层，然后它会将网络包的MAC头拿下来，发现目标MAC是在自己右边的网口，于是就从这个网口发出去
网络包会到达中间的linux路由器，它左边的网卡会收到网络包，发现MAC地址匹配，就交给IP层，在IP层根据IP头的信息，在路由表中查找下一跳在哪里，应该从哪个网口发出去。在这里，最终会从右边的网口发出去。我们常把路由器称为三层设备，因为它只会处理第三层
从路由器右边的网口发出去的包会到网络2的交换机，还是会经历一次二层的处理，转发到交换机右边的网口
最终网络包会被转到linux服务器B，它发现MAC地址匹配，就将MAC头取下来，交给上一层。IP层发现IP地址匹配，将IP头取下来，交给上一层。TCP层会根据TCP头中的序列号等信息，发现它是一个正确的网络包，就会将网络包缓存起来，等待应用层的读取。
应用层通过socket监听某个端口，因而读取的时候，内核会根据TCP头中的端口号，将网络包发给相应的应用
HTTP 层的头和正文，是应用层来解析的。通过解析，应用层知道了客户端的请求，例如购买一个商品，还是请求一个网页。当应用层处理完 HTTP 的请求，会将结果仍然封装为 HTTP 的网络包，通过 Socket 接口，发送给内核。
内核会经过层层封装，从物理网口发送出去，经过网络 2 的交换机，Linux 路由器到达网络 1，经过网络 1 的交换机，到达 Linux 服务器 A。在 Linux 服务器 A 上，经过层层解封装，通过 socket 接口，根据客户端的随机端口号，发送给客户端的应用程序，浏览器。于是浏览器就能够显示出一个绚丽多彩的页面了。
socket接口大多数情况下操作的是传输层，更底层的协议不用它来操心，这就是分层的好处。
在传输层有两个主流的协议TCP和UDP，所以我们的socket程序设计也是主要操作这两个协议。这两个协议的区别是什么呢？通常的答案是下面这样的
TCP是面向连接的，UDP是无连接的
TCP提供可靠交付，无差错、不丢失、不重复，并且按序到达；UDP不提供可靠交付，不保证不丢失，不保证按顺序到达
TCP是面向字节流的，发送时发的是一个流，没头没尾；UDP是面向数据报的，一个一个的发送
TCP可以提供流量控制和拥塞控制，即防止对端被压垮，也防止网络被压垮
这些答案没有问题，但是没有到达本质，也经常会让人产生错觉。比如，下面这些问题：
所谓的连接，容易让人误以为，使用 TCP 会使得两端之间的通路和使用 UDP 不一样，那我们会在沿途建立一条线表示这个连接吗？
我从中国访问美国网站，中间这么多环节，我怎么保证连接不断呢？
中间有个网络管理员拔了一根网线不就断了吗？我不能控制它，它也不会通知我，我一个个人电脑怎么能够保持连接呢？
还让我做流量控制和拥塞控制，我既管不了中间的链路，也管不了对端的服务器呀，我怎么能够做到？
按照网络分层，TCP 和 UDP 都是基于 IP 协议的，IP 都不能保证可靠，说丢就丢，TCP 怎么能够保证呢？
IP 层都是一个包一个包的发送，TCP 怎么就变成流了？
从本质上连接，所谓的建立连接，其实是为了在客户端和服务端维护连接，而建立一定的数据结构来维护双方交互的状态，并用这些的数据结构来保证面向连接的特性。TCP无法左右中间的任何通路，也没有什么虚拟的连接，中间的通路根本意识不到两端使用了TCP还是UDP。
所谓的连接，就是两端数据结构状态的协同，两边的状态能够对得上。符号TCP协议的规则，就认为连接存在；两面状态对不上，连接就算断了
流量控制和拥塞控制其实就是根据收到的对端的网络包，调整两端数据结构的状态。TCP协议的设计理论上认为，这样调整了数据结构的状态，就能进行流量控制和拥塞控制了，其实在通道上是不是真的做到了，谁也管不着。
所谓的“可靠”，就是两端的数据结构做的事情。不丢失其实是数据结构在“点名”，顺序到达其实是数据结构在“排序”，面向数据流其实是数据结构将零散的包，按照顺序捏成一个流发给应用层。总而言之，“连接”两个字让人误以为功夫在通路，其实功夫在两端。
当然，无论是用 socket 操作 TCP，还是 UDP，我们首先都要调用 socket 函数。
int socket(int domain, int type, int protocol);
socket函数用于创建一个socket的文件描述符，唯一标识一个socket。我们把它叫做文件描述符，因为在内核中，我们会创建类似文件系统的数据结构，并且后继的操作都有用到它。
socket 函数有三个参数。
domain：表示使用什么 IP 层协议。AF_INET 表示 IPv4，AF_INET6 表示 IPv6。
type：表示 socket 类型。SOCK_STREAM，顾名思义就是 TCP 面向流的，SOCK_DGRAM 就是 UDP 面向数据报的，SOCK_RAW 可以直接操作 IP 层，或者非 TCP 和 UDP 的协议。例如 ICMP。
protocol 表示的协议，包括 IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP。
通信结束后，我们还要像关闭文件一样，关闭 socket。
针对TCP应该如何编程
对于UDP来讲，没有所谓的连接维护，也没有所谓的连接的发起方和接收方，甚至都不存在客户端和服务端的概念。大家都是客户端，也同时是服务端。只要有一个socket，多台机器就可以任意通信，不存在哪两台机器是属于一个连接的概念。因此，每一个UDP的socket都需要bind，。每次通信时，调用 sendto 和 recvfrom，都要传入 IP 地址和端口
源链接：
https://blog.csdn.net/zhizhengguan/article/details/121640391
作者：网络
编辑：IT运维技术圈
波哥
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这篇文章到这里就结束了，谢谢阅读！希望可以帮助到大家，阅读完网络协议是如何实现的 详细介绍：网络协议基本原理这篇文章，你是否有新的收获？如果是的话，帮忙分享给你的朋友，让他们也有机会受益！
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