盤點那些進(jìn)行“網(wǎng)絡(luò)編程”必須要知道的基礎(chǔ)知識！

目錄

局域網(wǎng)和因特網(wǎng)

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

IP協(xié)議

TCP與UDP協(xié)議

端口和套接字

Hello！大家好，我是灰小猿！

在Java編程開發(fā)中，網(wǎng)絡(luò)通信的開發(fā)是很重要的一部分，它是兩臺或多臺計算機進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)程序編寫的目的也就是為了與其他計算機之間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，所以今天大灰狼就來和大家分享一下Java網(wǎng)絡(luò)通信中要的知道的一些知識。

其實在Java的發(fā)展過程中，為了更加方便的進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，開發(fā)者逐漸的將網(wǎng)絡(luò)編程中所需要的一些內(nèi)容封裝成了不同的類，用戶在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編程時，只需要創(chuàng)建相應(yīng)類的對象，并且調(diào)用相應(yīng)的方法即可。

首先我們來了解一下網(wǎng)絡(luò)的通信結(jié)構(gòu)。

局域網(wǎng)和因特網(wǎng)

在網(wǎng)絡(luò)通信中，兩臺計算機的信息傳輸可以使用如下的網(wǎng)絡(luò)線路來表示：

其中服務(wù)器是指提供信息的計算機或程序，

客戶端是指請求信息的計算機或程序，

兩者之間通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接并且實現(xiàn)相互的通信，

那么我們所了解的局域網(wǎng)和因特網(wǎng)又有哪些區(qū)別的呢？

局域網(wǎng)（LAN）從名字上我們大概就可以了解，它是在一定區(qū)域內(nèi)由一定數(shù)量的計算機互相連接而成的網(wǎng)絡(luò)，它可以是兩臺，也可以是同一個區(qū)域內(nèi)的上千臺計算機構(gòu)成，當(dāng)一個局域網(wǎng)的范圍繼續(xù)進(jìn)行擴大，它也就形成了廣域網(wǎng)（WAN）。

而我們所熟知的因特網(wǎng)（Internet）就是由無數(shù)個局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)連接而成的，它是網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)之間所串連成的龐大網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)以一組通用的協(xié)定相連，形成邏輯上的單一巨大國際網(wǎng)絡(luò)。這種將計算機網(wǎng)絡(luò)互相聯(lián)接在一起的方法可稱作“網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)”，在這基礎(chǔ)上發(fā)展出覆蓋全世界的全球性互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)稱“互聯(lián)網(wǎng)”，即是“互相連接一起的網(wǎng)絡(luò)”。

那么我們接下來就來聊一聊這些網(wǎng)絡(luò)之間到底具備哪些協(xié)議？

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議規(guī)定了計算機之間連接的物理、機械、電器等特征，計算機之間的相互尋址規(guī)則，數(shù)據(jù)發(fā)送沖突的解決方式，長數(shù)據(jù)如何分段傳送和接收等內(nèi)容。這就像在世界上不同的國家之間，有不同的法律是一樣的，目前在互聯(lián)網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也有很多種，其中最常見的就是IP協(xié)議和TCP以及UDP協(xié)議。

大灰狼來簡單的和大家介紹一下以上這三種協(xié)議的基本內(nèi)容

IP協(xié)議

IP是internet?protocol的簡稱，是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的一種，internet網(wǎng)絡(luò)采用的協(xié)議是TCP/IP協(xié)議，但是這個協(xié)議是絕對不可以小視的，因特網(wǎng)依靠TCP/IP協(xié)議在全球范圍內(nèi)實現(xiàn)了不同硬件結(jié)構(gòu)、不同操作系統(tǒng)、不同網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間的互聯(lián)。在intertet網(wǎng)絡(luò)中，存在著數(shù)以億計的主機，每一臺主機都用網(wǎng)絡(luò)為其分配的intertete地址來代表自己主機本身，這個地址就是IP地址，所以我們也可以說IP地址就是某一臺計算機的身份證號碼。

到目前為止呢，IP地址用四個字節(jié)來表示，也就是32位的二進(jìn)制數(shù)來表示，這也是我們通常最常見的IPV4地址，為了方便使用呢，我們通常取每個字節(jié)的十進(jìn)制數(shù)，并且在每個字節(jié)之間用圓點隔開來表示IP地址，如最常見的192.168.1.1，當(dāng)然肯定還有小伙伴在電腦上也發(fā)現(xiàn)有用16個字節(jié)來表示的IP地址，這種IP地址是屬于IPV6地址

并且TCP/IP模式是一種層次結(jié)構(gòu)，一共有四層，分別為應(yīng)用層，傳輸層互聯(lián)網(wǎng)層和網(wǎng)絡(luò)層，他們每一層都有自己所特定的功能，提供特定的服務(wù)和對應(yīng)的訪問接口，并且拒一定的獨立性，這四層的關(guān)系如下圖所示

TCP與UDP協(xié)議

在TCP/UDP協(xié)議棧中，有兩個高級協(xié)議是我們在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的編寫中應(yīng)該要了解的，即傳輸控制協(xié)議TCP和用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP。

TCP協(xié)議是一種以固接連線為基礎(chǔ)的協(xié)議，它提供兩臺計算機間可靠的數(shù)據(jù)傳輸，TCP可以保證從一端數(shù)據(jù)送至連接的另一端時，數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確送達(dá)，而且抵達(dá)的數(shù)據(jù)的排列順序和送出時的順序相同，

因此TCP協(xié)議適合可靠性要求非常高的場合，打個比方來說：這就像我們雙方在打電話，我必須先撥號給對方，等兩端確定連接之后，雙方才能互相聽到對方講話，也能夠知道對方用的是什么內(nèi)容。

而UDP協(xié)議是無連接通信協(xié)議，不保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸，但能夠向若干個目標(biāo)發(fā)送數(shù)據(jù)，或者接收來自若干個園的數(shù)據(jù)，UDP以獨立發(fā)送數(shù)據(jù)包的方式進(jìn)行，這種方式就像快遞員送快遞給客戶，可以寄出很多個包裹給同一個人，每一個包裹都是相互獨立的個包裹，送達(dá)的順序并不重要，快遞員小哥接收包裹的順序也不能保證與愁包裹的順序相同。

因此，UDP協(xié)議適用于一些對數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性要求不高，但對數(shù)據(jù)傳輸速度和時效性要求非常高的網(wǎng)絡(luò)，例如我們常見的網(wǎng)絡(luò)聊天室，在線影片等。

這其中的原因就是因為TCP協(xié)議在認(rèn)證上存在額外耗費，可能是傳輸速度減慢，而UDP協(xié)議即使有一小部分?jǐn)?shù)據(jù)包損失，或者傳輸順序有所不同，也不會造成嚴(yán)重的危害該通信。

這也就是為什么常說TCP可靠而非安全，UDP安全而非可靠了。

在這里我們需要注意一點，就是一些防火墻和路由器會設(shè)置成不允許就地被數(shù)據(jù)包傳輸，因此，若遇到UDP連接方面的問題，應(yīng)該先確定所在的網(wǎng)絡(luò)是否允許UDP協(xié)議

端口和套接字

剛聽到這兩個名詞的時候，小伙伴可能不是特別了解，在這里打個通俗一點的比方，套接字就好比電源插座，將原本復(fù)雜的客戶端服務(wù)器端通過這個插座連接在一起。

一般而言，對于一臺計算機來說，只有單一的連接到網(wǎng)絡(luò)的物理連接，所有的數(shù)據(jù)都通過此連接對內(nèi)、對外送達(dá)特定的計算機。這就是端口的定義，網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計中的端口（Port）并非真實存在的，他只不過是一個假想的連接裝置，端口被規(guī)定為在一個0～65535之間的整數(shù)。例如HTTP服務(wù)一般使用80端口，F(xiàn)TP服務(wù)使用21端口，所以當(dāng)一臺計算機提供了多種不同的服務(wù)時，客戶機就會通過不同的端口來確定連接到服務(wù)器上的哪項服務(wù)上面。

其實在端口上也有一定的講究，如0～1023之間的端口，一般用于一些知名的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和應(yīng)用，而用戶的普通網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序應(yīng)該使用1024以上的端口數(shù)，這樣做的目的也是避免端口號與另一個應(yīng)用或系統(tǒng)服務(wù)所用的端口所造成沖突。

端口的使用如下圖所示

在網(wǎng)絡(luò)程序中的套接字（Socket）表示用于將應(yīng)用程序與端口連接起來，同樣套接字也是一個假想的連接裝置，在JAVA編程中將套接字可以抽象為類，我們在進(jìn)行程序開發(fā)的時候，只需要創(chuàng)建Socket類對象，就可以使用套接字了。

可以用下面這個圖來簡單的表示套接字：

好啦，關(guān)于網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)的講解就是這些了，之后大灰狼也會和大家分享如何使用TCP和UDP以及MQTT協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)程序的編寫。

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TCP/IP UDP 數(shù)據(jù)通信 網(wǎng)絡(luò) 軟件開發(fā)

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