Socket學習網絡基礎準備

時間 2019-11-08

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1.OSI七層網絡模型淺析

固然，咱們不是專業搞網絡工程的，只要知道有哪些層，大概是拿來幹嗎的就能夠了！html

OSI七層網絡模型(從下往上)：面試

物理層(Physical)：設備之間的數據通訊提供傳輸媒體及互連設備，爲數據傳輸提供可靠的環境。能夠理解爲網絡傳輸的物理媒體部分，好比網卡，網線，集線器，中繼器，調制解調器等！在這一層，數據尚未被組織，僅做爲原始的位流或電氣電壓處理，這一層的單位是:bit比特數據庫

數據鏈路層(Datalink)：能夠理解爲數據通道，主要功能是如何在不可靠的物理線路上進行數據的可靠傳遞，改層做用包括：物理地址尋址，數據的成幀，流量控制，數據檢錯以及重發等！另外這個數據鏈路指的是：物理層要爲終端設備間的數據通訊提供傳輸媒體及其鏈接。媒體是長期的，鏈接是有生存期的。在鏈接生存期內，收發兩端能夠進行不等的一次或屢次數據通訊。每次通訊都要通過創建通訊聯絡和拆除通訊聯絡兩過程！這種創建起來的數據收發關係~ 該層的設備有：網卡，網橋，網路交換機，另外該層的單位爲：幀編程

網絡層(Network)：主要功能是將網絡地址翻譯成對應的物理地址，並決定如何將數據從發送方路由到接收方，所謂的路由與尋徑：一臺終端可能須要與多臺終端通訊，這樣就產生的了把任意兩臺終端設備數據連接起來的問題！簡單點說就是：創建網絡鏈接和爲上層提供服務！該層的設備有：路由！該層的單位爲：數據包，另外IP協議就在這一層！數組

傳輸層(Transport)：向上面的應用層提供通訊服務，面向通訊部分的最高層，同時也是用戶功能中的最低層。接收會話層數據，在必要時將數據進行分割，並將這些數據交給網絡層，而且保證這些數據段有效的到達對端！因此這層的單位是：數據段；而這層有兩個很重要的協議就是：TCP傳輸控制協議與UDP用戶數據報協議，這也是本章節核心講解的部分！安全

會話層(Session)：負責在網絡中的兩節點之間創建、維持和終止通訊。創建通訊連接，保持會話過程通訊連接的暢通，同步兩個節點之間的對話，決定通訊是否被中斷以及通訊中斷時決定從何處從新發送，即不一樣機器上的用戶之間會話的創建及管理！網絡

表示層(Presentation)：對來自應用層的命令和數據進行解釋，對各類語法賦予相應的含義，並按照必定的格式傳送給會話層。其主要功能是"處理用戶信息的表示問題，如編碼、數據格式轉換和加密解密，壓縮解壓縮"等ui

應用層(Application)：OSI參考模型的最高層，爲用戶的應用程序提供網絡服務。它在其餘6層工做的基礎上，負責完成網絡中應用程序與網絡操做系統之間的聯繫，創建與結束使用者之間的聯繫，並完成網絡用戶提出的各類網絡服務及應用所需的監督、管理和服務等各類協議。此外，該層還負責協調各個應用程序間的工做。應用層爲用戶提供的服務和協議有：文件服務、目錄服務、文件傳輸服務（FTP）、遠程登陸服務（Telnet）、電子郵件服務（E-mail）、打印服務、安全服務、網絡管理服務、數據庫服務等。編碼

好的上面咱們淺述了OSI七層網絡模型，下面總結下：加密

OSI是一個理想的模型，通常的網絡系統只涉及其中的幾層，在七層模型中，每一層都提供一個特殊的網絡功能，從網絡功能角度觀察：

下面4層（物理層、數據鏈路層、網絡層和傳輸層）主要提供數據傳輸和交換功能，即以節點到節點之間的通訊爲主

第4層做爲上下兩部分的橋樑，是整個網絡體系結構中最關鍵的部分；

上3層（會話層、表示層和應用層）則以提供用戶與應用程序之間的信息和數據處理功能爲主。

簡言之，下4層主要完成通訊子網的功能，上3層主要完成資源子網的功能。

——以上內容參考自：OSI七層模型詳解

2.TCP/IP四層模型

TCP/IP是一組協議的代名詞，它還包括許多協議，組成了TCP/IP協議簇。 TCP/IP協議簇分爲四層，IP位於協議簇的第二層(對應OSI的第三層)，TCP位於協議簇的第三層 (對應OSI的第四層)。TCP/IP通信協議採用了4層的層級結構，每一層都呼叫它的下一層所提供的網絡來完成本身的需求。這4層分別爲：

應用層：應用程序間溝通的層，如簡單電子郵件傳輸（SMTP）、文件傳輸協議（FTP）、網絡遠程訪問協議（Telnet）等。

傳輸層：在此層中，它提供了節點間的數據傳送服務，如傳輸控制協議（TCP）、用戶數據報協議（UDP）等，TCP和UDP給數據包加入傳輸數據並把它傳輸到下一層中，這一層負責傳送數據，而且肯定數據已被送達並接收。

網絡互連層：負責提供基本的數據封包傳送功能，讓每一塊數據包都可以到達目的主機（但不檢查是否被正確接收），如網際協議（IP）。

主機到網絡層：對實際的網絡媒體的管理，定義如何使用實際網絡（如Ethernet、Serial Line等）來傳送數據。

3.TCP/UDP區別講解

好吧，前兩點侃侃而談，只是給你們普及下OSI七層模型和TCP/IP四層模型的概念，接下來要講的是和咱們Socket開發相關的一些概念名詞了！

1）IP地址

2）端口

1. 用於區分不一樣的應用程序

2. 端口號的範圍爲0-65535，其中0-1023未系統的保留端口，咱們的程序儘量別使用這些端口！

3. IP地址和端口號組成了咱們的Socket，Socket是網絡運行程序間雙向通訊鏈路的終結點，是TCP和UDP的基礎！

4. 經常使用協議使用的端口：HTTP:80，FTP：21，TELNET：23

3）TCP協議與UDP協議的比較：

TCP協議流程詳解:

首先TCP/IP是一個協議簇，裏面包括不少協議的。UDP只是其中的一個。之因此命名爲TCP/IP協議，由於TCP,IP協議是兩個很重要的協議，就用他兩命名了。

下面咱們來說解TCP協議和UDP協議的區別：

TCP（Transmission Control Protocol，傳輸控制協議）是面向鏈接的協議，即在收發數據錢，都須要與對面創建可靠的連接，這也是面試常常會問到的TCP的三次握手以及TCP的四次揮手！ 三次握手：創建一個TCP鏈接時，須要客戶端和服務端總共發送3個包以確認鏈接的創建，在Socket編程中，這一過程由客戶端執行connect來觸發，具體流程圖以下：

第一次握手：Client將標誌位SYN置爲1，隨機產生一個值seq=J，並將該數據包發送給Server， Client進入SYN_SENT狀態，等待Server確認。

第二次握手：Server收到數據包後由標誌位SYN=1知道Client請求創建鏈接，Server將標誌位 SYN和ACK都置爲1，ack=J+1，隨機產生一個值seq=K，並將該數據包發送給Client以確認鏈接請求，Server進入SYN_RCVD狀態。

第三次握手：Client收到確認後，檢查ack是否爲J+1，ACK是否爲1，若是正確則將標誌位ACK 置爲1，ack=K+1，並將該數據包發送給Server，Server檢查ack是否爲K+1，ACK是否爲1，若是正確則鏈接創建成功，Client和Server進入ESTABLISHED狀態，完成三次握手，隨後Client與Server之間能夠開始傳輸數據了。

四次揮手：終止TCP鏈接，就是指斷開一個TCP鏈接時，須要客戶端和服務端總共發送4個包以確認鏈接的斷開。在Socket編程中，這一過程由客戶端或服務端任一方執行close來觸發，具體流程圖以下：

第一次揮手：Client發送一個FIN，用來關閉Client到Server的數據傳送，Client進入 FIN_WAIT_1狀態

第二次揮手：Server收到FIN後，發送一個ACK給Client，確認序號爲收到序號+1（與SYN相同，一個FIN佔用一個序號），Server進入CLOSE_WAIT狀態。

第三次揮手：Server發送一個FIN，用來關閉Server到Client的數據傳送，Server進入LAST_ACK 狀態。

第四次揮手：Client收到FIN後，Client進入TIME_WAIT狀態，接着發送一個ACK給Server，確認序號爲收到序號+1，Server進入CLOSED狀態，完成四次揮手。另外也多是同事發起主動關閉的狀況：

另外還可能有一個常見的問題就是：爲何創建鏈接是三次握手，而關閉鏈接倒是四次揮手呢？答：由於服務端在LISTEN狀態下，收到創建鏈接請求的SYN報文後，把ACK和SYN放在一個報文裏發送給客戶端。而關閉鏈接時，當收到對方的FIN報文時，僅僅表示對方再也不發送數據了可是還能接收數據，己方也未必所有數據都發送給對方了，因此己方能夠當即close，也能夠發送一些數據給對方後，再發送FIN報文給對方來表示贊成如今關閉鏈接，所以，己方ACK和FIN通常都會分開發送。

UDP協議詳解：

UDP(User Datagram Protocol)用戶數據報協議，非鏈接的協議，傳輸數據以前源端和終端不創建鏈接，當它想傳送時就簡單地去抓取來自應用程序的數據，並儘量快地把它扔到網絡上。在發送端，UDP傳送數據的速度僅僅是受應用程序生成數據的速度、計算機的能力和傳輸帶寬的限制；在接收端，UDP把每一個消息段放在隊列中，應用程序每次從隊列中讀一個消息段。相比TCP就是無需創建連接，結構簡單，沒法保證正確性，容易丟包

——上述內容部分摘自：

TCP/IP三次握手與四次揮手

TCP和UDP的區別（轉）

4.Java中對於網絡提供的幾個關鍵類：

針對不一樣的網絡通訊層次，Java給咱們提供的網絡功能有四大類：

InetAddress：用於標識網絡上的硬件資源
URL：統一資源定位符，經過URL能夠直接讀取或者寫入網絡上的數據
Socket和ServerSocket：使用TCP協議實現網絡通訊的Socket相關的類
Datagram：使用UDP協議，將數據保存在數據報中，經過網絡進行通訊

本節咱們只介紹前兩個類，Socket與Datagram到TCP和UDP的章節再講解！

~InetAddress的使用例子：

示例代碼：

public class InetAddressTest {
	public static void main(String[] args) throws Exception{
		//獲取本機InetAddress的實例：
		InetAddress address = InetAddress.getLocalHost();
		System.out.println("本機名：" + address.getHostName());
		System.out.println("IP地址：" + address.getHostAddress());
		byte[] bytes = address.getAddress();
		System.out.println("字節數組形式的IP地址：" + Arrays.toString(bytes));
		System.out.println("直接輸出InetAddress對象：" + address);
	}}

運行結果圖：

~URL：這個就不用說了吧，忘了能夠看會前面Http協議講解那裏~