Java 网络编程（一） 网络基础知识

网络基础知识

 

网络编程的目的：直接或间接地通过网络协议与其他计算机进行通讯。

网络编程中有两个主要的问题：

1.如何准确地定位网络上一台或多台主机。

2.找到主机后如何可靠高效地进行数据传输。

目前较为流行的网络编程模型是客户端/服务器（C/S）结构。

即通信双方一方作为服务器等待客户提出请求并予以相应。客户则在需要服务时向服务器提出申请。

服务器始终运行，监听网络端口，一旦有客户请求，就会启动一个服务线程来响应该客户，同时自己继续监听服务窗口，使后来的客户也能及时得到服务。

 

IP地址

IP网络中每台主机都必须有一个唯一的IP地址，IP地址是一个逻辑地址。

英特网上的IP地址具有全球唯一性。

32位，四个字节，常用点分十进制的格式表示。

例如：192.168.0.200

 

协议

为进行网络中的数据交换（通信）而建立的规则、标准或约定。（=语义+语法+规则）。

不同层具有各自不同的协议。

 

ISO/OSI七层参考模型

网络体系结构解决异质性问题采用的是分层的方法——把复杂的网络互联问题划分为若干个较小的、单一的问题，在不同层上予以解决。

OSI(Open System Interconnection)参考模型将网络的不同功能划分为7层：

应用层：处理网络应用

表示层：数据表示

会话层：主机间通信

传输层：端到端的连接

网络层：寻址和最短路径

数据链路层：介质访问（接入）

物理层：二进制传输

 

通信实体的对等层之间不允许直接通信，各层之间是严格的单向依赖，上层（Service user）使用下层提供的服务，下层（Service provider）向上层提供服务。

对等层通信的实质：对等层实体之间虚拟通信，下层向上层提供服务，实际通信在最底层完成。

 

OSI各层所使用的协议：

应用层：Telnet、FTP、HTTP、DNS、SMTP、POP3

传输层：TCP、UDP

TCP：面向连接的可靠的传输协议。

UDP：是无连接的，不可靠的传输协议。

网络层：IP、ICMP、IGMP

 

端口

在互联网上传输的数据都包含有用来识别目的地的IP地址和端口号。

IP地址用来标识网络上的计算机，而端口号用来指明该计算机上的应用程序。

端口是一种抽象的软件结构（包括一些数据结构和I/O缓冲区）。

应用程序通过系统调用与某端口建立连接（binding）后，传输层传给该端口的数据都被相应的进程所接收，相应进程发给传输层的数据都通过该端口输出。

端口用一个整数型标识符来表示，即端口号。

端口号跟协议相关，TCP/IP传输层的两个协议TCP和UDP是完全独立的两个软件模块，因此各自的端口号也相互独立，端口通常称为协议端口（protocol port），简称端口。

端口使用一个16位的数字来表示，它的范围是0~65535，1024以下的端口号保留给预定义的服务。例如，http使用80端口。

 

数据封装

一台计算机要发送数据到另一台计算机，数据首先必须打包，打包的过程称为封装。

封装就是在数据前面加上特定的协议头部。

OSI参考模型中，对等层协议之间的交换的信息单元称为协议数据单元（PDU, Protocol Data Unit）。

OSI参考模型中的每一层都要依靠下一层提供的服务。

为了提供服务，下层把上层的PDU作为本层的数据封装，然后加入本层的头部（和尾部）。头部中含有完成数据传输所需的控制信息。

这样，数据自上而下递交的过程实际上就是不断封装的过程。到达目的地后自下而上递交的过程就是不断拆封的过程。由此可知，在物理线路上传输的数据，其外面实际上被包封了多层“信封”。

 

参考资料

圣思园张龙老师Java SE系列视频教程。