nodejs学习笔记之网络编程

了解一下OSI七层模型

 

OSI层	功能	TCP/IP协议
应用层	文件传输，电子邮件，文件服务，虚拟终端	TFTP，HTTP，SNMP，FTP，SMTP，DNS，Telnet
表示层	数据格式化，代码转换，数据加密	-
会话层	数据格式化，代码转换，数据加密	-
传输层	提供端对端的接口	TCP，UDP
网络层	为数据包选择路由	IP，ICMP，RIP，OSPF，BGP，IGMP
数据链路层	传输有地址的帧以及错误检测功能	SLIP，CSLIP，PPP，ARP，RARP，MTU
物理层	以二进制数据形式在物理媒体上传输数据	ISO2110，IEEE802，IEEE802.2

 

主要内容

• TCP（传输控制协议）
• UDP（用户数据包协议）
• HTTP（超文本传输协议）
• Websocket
• 网络服务与安全（cryto tls https）

 

 

TCP特征

 

• 面向连接的协议
• 需要三次握手

 

TCP服务实践（一）

 

创建服务端：

var net = require('net');

var server = net.createServer(function(socket) {
    //新的连接
    socket.on('data', function(data) {
        console.log('服务端接收到客户端的消息：' + data.toString());
        socket.write('服务端回应：你好');
    });
    socket.on('end', function() {
        console.log('服务端断开连接');
    });
});

server.listen(8124, function() {
    console.log('TCP服务创建');
});

 

TCP服务实践（二）

 

创建客户端：

var net = require('net');

var client = net.connect({port:8124}, function() {
    console.log('客户端连接成功');
    client.write('客户端发起问候：你好');
});

client.on('data', function(data) {
    console.log('客户端接收服务端消息：' + data.toString());
    client.end();
});

client.on('end', function() {
    console.log('客户端断开连接');
});

 

TCP服务的事件（一）

 

• 服务器事件
• listening:server.listen()
• connection:net.createServer()
• close:server.close()
• error

 

 

TCP服务的实践（二）

 

• 连接事件
• data:一端执行write(),另一端触发该事件
• end:任意一端断开连接，触发该事件
• connect:该事件用于客户端，当套接字服务端连接成功时触发
• drain:当任意一端触发write()，当前这端会触发该事件
• error:当异常发生时，触发该事件
• close:当套接字结束时，触发该事件
• timeout:当一定时间后连接不再活跃时，触发该事件

 

 

TCP小结

 

• 面向连接（建立通信线路：建立、使用、释放）
• 三次握手（建立连接的过程）
• nodejs实现（net模块）

 

UDP特征

 

• 无连接
• 不可靠的信息服务
• 在网络差的情况，丢包严重
• 既可以客户端发送消息，又可以做服务端接收消息
• 使用场景：对丢包要求不高的场景（音频、视频、DNS服务）

 

UDP服务实践（一）

创建服务端：

var dgram = require('dgram');

var server = dgram.createSocket('udp4');

server.on('message', function(msg, rinfo) {
    console.log('服务端获取信息：'+msg+'来自：'+rinfo.address+':'+rinfo.port);
});

server.on('listening', function() {
    var address = server.address();
    console.log('服务端正在监听：'+address.address+':'+address.port);
});

server.bind(41234);

 

UDP服务实践（二）

创建客户端：

var dgram = require('dgram');

var client = dgram.createSocket('udp4');

var message = new Buffer('我是客户端的消息');
client.send(message, 0, message.length, 41234, '127.0.0.1', function(err, bytes) {
    console.log('客户端发送完成，关闭客户端');
    client.close();
});

 

UDP套接字事件

• message:当UDP套接字侦听网卡端口后，收到消息时会触发该事件，携带Buffer对象和远程地址信息
• listening:当UDP开始侦听时，触发该事件
• close:调用close()方法时，触发该事件
• error:当出现异常时，触发该事件，如果不处理，会使进程退出

 

 

UDP小结

• 面向无连接（不需要建立通信线路，把带有目的地址的包送到线路上）
• 使用场景（对丢包要求不高，IP、UDP协议都是无连接的）
• nodejs实现（dgram模块）

 

HTTP特征

• 建立在TCP之上的应用层协议
• 经典的模式：B/S
• 知名HTTP标准：RFC2616（W3C和IETF）

 

HTTP服务实践（一）

创建服务端：
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('服务器已开启');

 

HTTP报文

• 第一部分：经典的TCP三次握手

 

• 第二部分：客户端（curl）发送请求报文

 

• 第三部分：服务器响应（包含响应头和响应体）

 

• 第四部分：结束会话

 

 

 

HTTP服务实践（二）

创建客户端：

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服务的事件（一）

• 服务端事件
• connection
• request
• close
• checkContinue
• connect
• upgrade
• clientError

 

HTTP服务的事件（二）

• 客户端事件
• response
• socket
• connect
• upgrade
• continue

 

HTTP小结

• HTTP建立在TCP之上的协议
• 客户端的请求可以通过模拟完成（curl、http_client.js、浏览器等）
• nodejs实现（http模块）

 

Websocket特征

• 建立在http服务之上
• 连接建立之后会upgrade至数据帧协议，进而实现服务端和客户端的交互
• 全双工通信

 

Websocket实例（socketio）

 

socketio文档

socketio例子

 

 

Websocket小结

• 全双工通信
• 创建http服务后会切换协议
• nodejs实现（ws、socket.io模块）

 

网络服务与安全

安全连接的过程：

• 根据数字证书进行认证
• 进行加密传输
• 交换公钥
• 客户端使用服务端的公钥进行加密
• 服务端使用服务端私钥就行解密
• 服务端使用客户端的公钥进行加密
• 客户端使用客户端的私钥解密

 

 

网络编程小结

• 了解OSI七层模型
• 重点学习传输层（TCP、UDP）和应用层（HTTP、Websocket）协议的nodejs实现
• 初步了解网络传输安全

 

 

 

参考资料：

《深入浅出nodejs》--第七章网络编程