nodejs學習筆記之網絡編程

了解一下OSI七層模型

 

OSI層	功能	TCP/IP協議
應用層	文件傳輸，電子郵件，文件服務，虛擬終端	TFTP，HTTP，SNMP，FTP，SMTP，DNS，Telnet
表示層	數據格式化，代碼轉換，數據加密	-
會話層	數據格式化，代碼轉換，數據加密	-
傳輸層	提供端對端的接口	TCP，UDP
網絡層	為數據包選擇路由	IP，ICMP，RIP，OSPF，BGP，IGMP
數據鏈路層	傳輸有地址的幀以及錯誤檢測功能	SLIP，CSLIP，PPP，ARP，RARP，MTU
物理層	以二進制數據形式在物理媒體上傳輸數據	ISO2110，IEEE802，IEEE802.2

 

主要內容

• TCP（傳輸控制協議）
• UDP（用戶數據包協議）
• HTTP（超文本傳輸協議）
• Websocket
• 網絡服務與安全（cryto tls https）

 

 

TCP特征

 

• 面向連接的協議 
• 需要三次握手

 

TCP服務實踐（一）

 

創建服務端：

var net = require('net');
 
var server = net.createServer(function(socket) {
    //新的連接
    socket.on('data', function(data) {
        console.log('服務端接收到客戶端的消息：' + data.toString());
        socket.write('服務端回應：你好');
    });
    socket.on('end', function() {
        console.log('服務端斷開連接');
    });
});
 
server.listen(8124, function() {
    console.log('TCP服務創建');
});

 

TCP服務實踐（二）

 

創建客戶端：

 

var net = require('net');
 
var client = net.connect({port:8124}, function() {
    console.log('客戶端連接成功');
    client.write('客戶端發起問候：你好');
});
 
client.on('data', function(data) {
    console.log('客戶端接收服務端消息：' + data.toString());
    client.end();
});
 
client.on('end', function() {
    console.log('客戶端斷開連接');
});

 

TCP服務的事件（一）

 

• 服務器事件
• listening:server.listen()
• connection:net.createServer()
• close:server.close()
• error

 

 

TCP服務的實踐（二）

 

• 連接事件
• data:一端執行write(),另一端觸發該事件
• end:任意一端斷開連接，觸發該事件
• connect:該事件用於客戶端，當套接字服務端連接成功時觸發
• drain:當任意一端觸發write()，當前這端會觸發該事件
• error:當異常發生時，觸發該事件
• close:當套接字結束時，觸發該事件
• timeout:當一定時間后連接不再活躍時，觸發該事件

 

 

TCP小結

 

• 面向連接（建立通信線路：建立、使用、釋放）
• 三次握手（建立連接的過程）
• nodejs實現（net模塊）

 

UDP特征

 

• 無連接
• 不可靠的信息服務
• 在網絡差的情況，丟包嚴重
• 既可以客戶端發送消息，又可以做服務端接收消息
• 使用場景：對丟包要求不高的場景（音頻、視頻、DNS服務）

 

UDP服務實踐（一）

創建服務端：

var dgram = require('dgram');
 
var server = dgram.createSocket('udp4');
 
server.on('message', function(msg, rinfo) {
    console.log('服務端獲取信息：'+msg+'來自：'+rinfo.address+':'+rinfo.port);
});
 
server.on('listening', function() {
    var address = server.address();
    console.log('服務端正在監聽：'+address.address+':'+address.port);
});
 
server.bind(41234);

 

UDP服務實踐（二）

創建客戶端：

var dgram = require('dgram');
 
var client = dgram.createSocket('udp4');
 
var message = new Buffer('我是客戶端的消息');
client.send(message, 0, message.length, 41234, '127.0.0.1', function(err, bytes) {
    console.log('客戶端發送完成，關閉客戶端');
    client.close();
});

 

UDP套接字事件

• message:當UDP套接字偵聽網卡端口后，收到消息時會觸發該事件，攜帶Buffer對象和遠程地址信息
• listening:當UDP開始偵聽時，觸發該事件
• close:調用close()方法時，觸發該事件
• error:當出現異常時，觸發該事件，如果不處理，會使進程退出

 

 

UDP小結

• 面向無連接（不需要建立通信線路，把帶有目的地址的包送到線路上）
• 使用場景（對丟包要求不高，IP、UDP協議都是無連接的）
• nodejs實現（dgram模塊）

 

HTTP特征

• 建立在TCP之上的應用層協議
• 經典的模式：B/S
• 知名HTTP標准：RFC2616（W3C和IETF）

 

HTTP服務實踐（一）

創建服務端：
var http = require('http');
 
http.createServer(function(req, res) {
    res.writeHead(200, {'Content-type': 'text/plain'});
    res.end('Hello world!\n');
}).listen(8000);
 
console.log('服務器已開啟');

 

HTTP報文

• 第一部分：經典的TCP三次握手 

 

• 第二部分：客戶端（curl）發送請求報文

 

• 第三部分：服務器響應（包含響應頭和響應體）

 

• 第四部分：結束會話

 

 

 

HTTP服務實踐（二）

創建客戶端：

 

var http = require('http');
 
var options = {
    hostname: '127.0.0.1',
    port: 8000,
    method: 'GET',
    path: '/'
};
 
var req = http.request(options, function(res) {
    console.log('Status：'+res.statusCode);
    console.log('Headers：'+JSON.stringify(res.headers));
    res.setEncoding('utf-8');
    res.on('data', function(chunk) {
        console.log(chunk);
    });
});
 
req.end();

 

HTTP服務的事件（一）

• 服務端事件 
• connection 
• request
• close
• checkContinue
• connect
• upgrade
• clientError

 

HTTP服務的事件（二）

• 客戶端事件
• response 
• socket
• connect
• upgrade
• continue

 

HTTP小結

• HTTP建立在TCP之上的協議
• 客戶端的請求可以通過模擬完成（curl、http_client.js、瀏覽器等）
• nodejs實現（http模塊）

 

Websocket特征

• 建立在http服務之上
• 連接建立之后會upgrade至數據幀協議，進而實現服務端和客戶端的交互
• 全雙工通信

 

Websocket實例（socketio）

 

socketio文檔

socketio例子

 

 

Websocket小結

• 全雙工通信 
• 創建http服務后會切換協議
• nodejs實現（ws、socket.io模塊）

 

網絡服務與安全

安全連接的過程：

• 根據數字證書進行認證
• 進行加密傳輸
• 交換公鑰 
• 客戶端使用服務端的公鑰進行加密
• 服務端使用服務端私鑰就行解密
• 服務端使用客戶端的公鑰進行加密
• 客戶端使用客戶端的私鑰解密

 

 

網絡編程小結

• 了解OSI七層模型
• 重點學習傳輸層（TCP、UDP）和應用層（HTTP、Websocket）協議的nodejs實現
• 初步了解網絡傳輸安全

 

 

 

參考資料：

《深入淺出nodejs》--第七章網絡編程