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收錄于專欄【網(wǎng)絡(luò)編程】【Java系列】
本專欄旨在分享學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)編程的一點學(xué)習(xí)心得，歡迎大家在評論區(qū)交流討論??

一、ip地址

ip地址簡單來說就是用來描述網(wǎng)絡(luò)上一個設(shè)備的所在位置。

二、端口號

端口號用于區(qū)分一個主機(jī)上不同的應(yīng)用程序。

一個網(wǎng)絡(luò)程序在啟動的時候都需要綁定一個或多個端口號，后續(xù)的通信過程都需依賴端口來進(jìn)行展開的。

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)通信（即網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸）經(jīng)過的所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都必須共同遵從的一組約定、規(guī)則（協(xié)議就只是表示一種約定，然而這種約定可以是任意的），之所以有統(tǒng)一的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)以便大家可以相互通信。

三、協(xié)議分層

網(wǎng)絡(luò)通信是一個非常龐大的工作，其中會涉及到一系列非常繁瑣，非常細(xì)節(jié)的工作，靠一個協(xié)議解決所有問題說明這個協(xié)議非常龐大。因此我們就需要對協(xié)議進(jìn)行分類（把功能差不多的協(xié)議放到一起）、分層（上層協(xié)議調(diào)用下層協(xié)議，下次協(xié)議為上層協(xié)議提供支持，以避免跨層級所引起的混亂）；另外上層協(xié)議不需要了解下層協(xié)議的細(xì)節(jié)（封裝），我們可以靈活的調(diào)整替換某層協(xié)議。

協(xié)議分層就是為這些協(xié)議明確層級關(guān)系，避免跨層之間的交互，降低耦合，提高整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

協(xié)議分層有兩種主要的方式：一種方式是OSI七層網(wǎng)絡(luò)模型（目前只是在教科書中提到，在真實世界并沒有對其進(jìn)行應(yīng)用），另一種是TCP/IP五層網(wǎng)絡(luò)模型。

• 物理層：描述網(wǎng)絡(luò)通信中的一些基礎(chǔ)設(shè)施需要遵守的規(guī)范。（比如網(wǎng)口、網(wǎng)線是什么樣的）
• 數(shù)據(jù)鏈庫層：負(fù)責(zé)相鄰兩個節(jié)點的數(shù)據(jù)如何傳輸。
• 網(wǎng)絡(luò)層：負(fù)責(zé)地址管理和路由選擇。
• 傳輸層：管理兩個節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳輸，只關(guān)注起點和終點。
• 應(yīng)用層：簡單來說就是這個數(shù)據(jù)被用來干什么。
  
• 對于應(yīng)用程序來說：不同的應(yīng)用程序使用不同的協(xié)議（當(dāng)然也能是使用相同的協(xié)議）。
• 傳輸層協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議都是操作系統(tǒng)已經(jīng)內(nèi)置好的。
• 驅(qū)動程序都是硬件廠商提供的，驅(qū)動程序會和系統(tǒng)內(nèi)核進(jìn)行適配，系統(tǒng)就可以進(jìn)一步的通過驅(qū)動來操作硬件了。數(shù)據(jù)鏈路層和物理層一般就是由硬件和驅(qū)動程序搭配來進(jìn)行提供的。

四、封裝和分用

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕玖鞒?/strong>總結(jié)起來就是：封裝和分用。

我們現(xiàn)在通過QQ發(fā)送消息為例來描述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕玖鞒?。?strong>主機(jī)A通過QQ把消息發(fā)送給主機(jī)B：

• 應(yīng)用層方面：首先QQ這個應(yīng)用程序先從輸入框中獲取到輸入的信息，并將其構(gòu)成應(yīng)用層數(shù)據(jù)報（當(dāng)然這里是根據(jù)應(yīng)用層協(xié)議去進(jìn)行數(shù)據(jù)報構(gòu)造的，構(gòu)建的應(yīng)用層數(shù)據(jù)報的過程是按照一定的格式進(jìn)行字符串拼接的）。這里我們要知道不同的應(yīng)用程序使用的應(yīng)用層協(xié)議是不同的，而其中很多一部分的應(yīng)用程序會自定義應(yīng)用層協(xié)議。當(dāng)應(yīng)用層數(shù)據(jù)報準(zhǔn)備好之后，應(yīng)用程序就會調(diào)用傳輸層提供的接口，然后把上述的數(shù)據(jù)報交給傳輸層去進(jìn)行處理。

• 傳輸層方面：傳輸層的協(xié)議有很多，最主要的協(xié)議就是TCP和UDP。此處我們這里假設(shè)使用的協(xié)議是UDP。當(dāng)應(yīng)用層把應(yīng)用層的數(shù)據(jù)傳到了傳輸層之后，并交給UDP，UDP會把應(yīng)用層數(shù)據(jù)當(dāng)作一個字符串，并構(gòu)造出UDP數(shù)據(jù)報，然后把UDP數(shù)據(jù)報進(jìn)一步的交給網(wǎng)絡(luò)層。
  

• 網(wǎng)絡(luò)層方面：網(wǎng)絡(luò)層最主要的協(xié)議就是IP協(xié)議。IP協(xié)議會根據(jù)自己的格式來構(gòu)造出IP數(shù)據(jù)報。IP協(xié)議并不關(guān)心IP數(shù)據(jù)報的載荷是啥，只是單純的把IP數(shù)據(jù)報載荷當(dāng)作一個字符串，在這個基礎(chǔ)上拼接一個IP報頭以獲取更大的字符串。

注意，源ip和目的ip都是在ip報頭中，而源端口和目的端口都是在UDP報頭中
一次通信往往包括這5個信息：源IP、目的IP、源端口、目的端口、協(xié)議類型。此五點稱為網(wǎng)絡(luò)通信的五元組。

之后對數(shù)據(jù)進(jìn)一步傳輸，即把數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)鏈路層。

• 數(shù)據(jù)鏈路層：數(shù)據(jù)鏈路層比較重要的協(xié)議就是以太網(wǎng)協(xié)議。以太網(wǎng)（平時上網(wǎng)插入的一個網(wǎng)線，這根網(wǎng)線就遵守以太網(wǎng)協(xié)議）又會針對IP數(shù)據(jù)報進(jìn)行進(jìn)一步的封裝，即在IP數(shù)據(jù)報的基礎(chǔ)上加上數(shù)據(jù)頭和數(shù)據(jù)尾。以太網(wǎng)依然不關(guān)心載荷是什么，以太網(wǎng)只是把載荷當(dāng)作字符串，進(jìn)一步的拼接上枕幀頭幀尾以構(gòu)造成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀。至此，上述的數(shù)據(jù)還需要交給物理層。

• 物理層：物理層這里就涉及到硬件設(shè)備了（比如網(wǎng)卡）。之前的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀本質(zhì)上是二進(jìn)制的數(shù)據(jù)，這個時候硬件設(shè)備就需要對上述的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換（由物理層的這些設(shè)備把上述的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換稱光信號、電信號、電磁波等）

至此，主機(jī)A就完成了發(fā)送過程。即上述的過程是主機(jī)A，即發(fā)送消息方的情況。

現(xiàn)在來看接收方（即主機(jī)B）的情況：

• 物理層：硬件設(shè)備（如網(wǎng)卡）接收到光信號、電信號、電磁波。需要把接收到的信號解調(diào)（調(diào)制：就是把我們要傳輸?shù)男畔⒎诺焦怆娦盘栔?/code>；解調(diào)：就是把光電信號中的信息提取出來；還有一個叫做調(diào)制解調(diào)器【俗稱貓??】，調(diào)制解調(diào)器就是負(fù)責(zé)調(diào)制和解調(diào)的硬件設(shè)備：光貓??就是針對光信號進(jìn)行調(diào)制解調(diào)的），解調(diào)之后我們就可以得到0101這樣的二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列，這個序列就是以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀。此時我們經(jīng)過解調(diào)得到的信息就會交給上一層，即交給數(shù)據(jù)鏈路層。好了，下面來看數(shù)據(jù)鏈路層的方面。
• 數(shù)據(jù)鏈路層：數(shù)據(jù)鏈路層得到來自硬件設(shè)備解調(diào)出來的信息之后，數(shù)據(jù)鏈路層的以太網(wǎng)協(xié)議就會按照以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀的格式對信息進(jìn)行解析。解析之后，就來到了網(wǎng)絡(luò)層。下面來看網(wǎng)絡(luò)層。