計算機網絡編程（一）網絡基礎

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計算機之間是如何通訊的？

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IP地址和IP協議

• 規定網絡地址的協議叫ip協議，它定義的地址稱之爲ip地址，普遍採用的v4版本即ipv4，它規定網絡地址由32位2進製表示；
• IP地址就像是咱們的家庭住址同樣，若是你要寫信給一我的，你就要知道他（她）的地址，這樣郵遞員才能把信送到；
• 範圍0.0.0.0-255.255.255.255；
• 一個ip地址一般寫成四段十進制數，例：192.168.1.1

IP地址劃分類

其中A、B、C3類（以下表格）由InternetNIC在全球範圍內統一分配，D、E類爲特殊地址。

分類	IP地址範圍	私有IP地址範圍
A類	1.0.0.0~127.255.255.254	10.0.0.0--10.255.255.255
B類	128.0.0.1~191.255.255.254	172.16.0.0--172.31.255.255
C類	192.0.0.1~223.255.255.254	192.168.0.0--192.168.255.255

可是隨着Internet的飛速發展，這種劃分方案的侷限性很快顯現出來，大多數組織都申請B類網絡地址, 致使B類地址很快就分配完了，而A類卻浪費了大量地址。
針對這種狀況提出了新的劃分方案, 稱爲CIDR(Classless Interdomain Routing)

域名

儘管==IP地址==可以惟一地標記網絡上的計算機，但IP地址是一長串數字，不直觀，並且用戶記憶十分不方便，因而人們又發明了另外一套字符型的地址方案，即所謂的域名地址。IP地址和域名是一一對應的，這份域名地址的信息存放在一個叫域名服務器(DNS，Domain name server)的主機內，使用者只需瞭解易記的域名地址，其對應轉換工做就留給了域名服務器。域名服務器就是提供IP地址和域名之間的轉換服務的服務器。

一個 IP 地址能夠對應多個域名，一個域名只能對應一個 IP 地址。

例如當用戶在瀏覽器輸入域名時，瀏覽器首先請求 DNS 服務器，將域名轉換爲 IP 地址，而後將轉換後的 IP 地址反饋給瀏覽器，而後再進行實際的數據傳輸。

通常狀況DNS服務器正常運行的時候，咱們用域名或者IP地址都能鏈接到網絡中的設備，可是DNS服務器掛了的時候，你就會發現只能使用IP地址來訪問該設備了，因此IP地址其實比域名更加的通用。

端口

若是把IP地址比做一間房子 ，端口就是出入這間房子的門。真正的房子只有幾個門，可是一個IP地址的端口能夠有65536（即：2^16）個之多！端口是經過端口號來標記的，端口號只有整數，範圍是從0 到65535（2^16-1）。

• 同一個計算機中每一個程序對應惟一的端口，這樣一個計算機上就能夠經過端口區分發送給每一個端口的數據了，換句話說，也就是一個計算機上能夠併發運行多個網絡程序，而不會互相之間產生干擾。在硬件上規定，端口的號碼必須位於 0-65535 之間，每一個端口惟一的對應一個網絡程序，一個網絡程序可使用多個端口。
• 一個網絡程序運行在一臺計算上時，不論是客戶端仍是服務器，都是至少佔用一個端口進行網絡通信。在接收數據時，首先發送給對應的計算機，而後計算機根據端口把數據轉發給對應的程序。

網絡通信

網絡通信基於「請求-響應」模型。

• 在網絡通信中，第一次主動發起通信的程序被稱做客戶端(Client)程序，簡稱客戶端，而在第一次通信中等待鏈接的程序被稱做服務器端(Server)程序，簡稱服務器。
• 一旦通信創建，則客戶端和服務器端徹底同樣，沒有本質的區別。
• 其實很容易就理解客戶端和服務器端的，QQ，咱們用的騰訊的，在咱們這裏就是客戶端程序，而服務器端程序在騰訊那邊，爲大量的QQ用戶服務，這種網絡編程結構也成爲客戶端/服務器結構，C/S結構。
• 實在運行不少程序時，沒有必要使用專用的客戶端，而須要使用通用的客戶端，例如瀏覽器，使用瀏覽器做爲客戶端的結構被稱做瀏覽器/服務器結構，也叫作 Browser/Server 結構，簡稱爲 B/S 結構。

協議

網絡協議爲計算機網絡中進行數據交換而創建的規則、標準或約定的集合。

網絡編程就是運行在不一樣計算機中兩個程序之間的數據交換。在實際進行數據交換時，爲了讓接收端理解該數據，計算機比較笨，什麼都不懂的，那麼就須要規定該數據的格式，這個數據的格式就是協議。

在實際的網絡程序編程中，最麻煩的內容不是數據的發送和接收，由於這個功能在幾乎全部的程序語言中都提供了封裝好的 API 進行調用，最麻煩的內容就是協議的設計以及協議的生產和解析，這個纔是網絡編程中最核心的內容。

通信方式

在現有的網絡中，網絡通信的方式主要有兩種：

1. TCP(傳輸控制協議)方式
2. UDP(用戶數據報協議)方式

在網絡通信中，TCP 方式就相似於撥打電話，使用該種方式進行網絡通信時，須要創建專門的虛擬鏈接，而後進行可靠的數據傳輸，若是數據發送失敗，則客戶端會自動重發該數據；而 UDP 方式就相似於發送短信，使用這種方式進行網絡通信時，不須要創建專門的虛擬鏈接，傳輸也不是很可靠，若是發送失敗則客戶端沒法得到。

二者區別：

• 重要數據使用TCP方式進行傳輸；
• 大量的非核心數據使用UDP方式進行傳輸；
• 因爲TCP方式須要創建專用的虛擬鏈接以及確認傳輸是否正確，因此使用 TCP 方式的速度稍微慢一些，並且傳輸時產生的數據量要比 UDP 稍微大一些。