JavaEE初阶第三课：网络初识

欢迎来到javaee初阶的第三课，这节课我会带大家来初识网络

1.认识IP和端口

1.1 IP

IP地址主要用于标识网络主机、其他网络设备（如路由器）的网络地址。简单说，IP地址用于定位主机。
就像我们发送快递一样，IP地址就是发件人和收件人的地址，发件人叫源ip，收件人是目标ip，但是只知道地址还不行，必须还得知道是哪个人收货。在计算机里，就是得知道是哪个进程接收这个数据，所以需要端口名来标识。
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IP地址是一个32位的二进制数，通常被分割为4个“8位二进制数”（也就是4个字节），如：
01100100.00000100.00000101.00000110。
通常用“点分十进制”的方式来表示，即 a.b.c.d 的形式（a,b,c,d都是0~255之间的十进制整数）。如：
100.4.5.6。

• (有时我们还会见到mac地址，mac地址是我们网卡的地址，相对于IP地址它是一个物理地址。总的来说，IP 地址解决的是数据在外网（因特网、互联网）的传输问题，MAC 地址解决的是数据在内网（局域网）中的传输问题。)

1.2端口

想要知道上面快递具体是那个人的，就需要知道什么是端口号。

在网络通信中，IP地址用于标识主机网络地址，端口号可以标识主机中发送数据、接收数据的进程。简单说：端口号用于定位主机中的进程

端口号是0~65535范围的数字，在网络通信中，进程可以通过绑定一个端口号，来发送及接收网络数据，但是两个不同的进程，不能绑定同一个端口号，但一个进程可以绑定多个端口号

有了IP地址和端口号，可以定位到网络中唯一的一个进程，但还存在一个问题，网络通信是基于二进制0/1数据来传输，如何告诉对方发送的数据是什么样的呢？
网络通信传输的数据类型可能有多种：图片，视频，文本等。同一个类型的数据，格式可能也不同，如发送一个文本字符串“你好！”：如何标识发送的数据是文本类型，及文本的编码格式呢？基于网络数据传输，需要使用协议来规定双方的数据格式。

大家可以记住一句话：

• 贫僧从东土大唐而来，前往西天拜佛求精

贫僧是源端口，东土大唐是源IP;佛是目的端口，西天是目的IP;

2.认识协议

为什么要分层：因为网络协议很复杂，如果不对其进行处理，不利于维护和修改，同时使人的学习成本变大等等，比如我只想学一下某一块协议是怎么处理的，但由于是一个整体，我就不得不把一整块全学了，这不是我们希望看到的。所以我们把它拆分成许多单一的模块，为了防止拆分的模块太多，我们进一步对其进行分类，也就是分层。
目前比较流行的协议分层是OSI七层协议，和TCP/IP五层协议，前者主要存在于教科书上，后者才是实际常用的，那么我就介绍一下后者

2.1协议分层（TCP/IP协议）

TCP/IP是一组协议的代名词，它还包括许多协议（TCP和IP协议是最重要的），组成了TCP/IP协议簇。
TCP/IP通讯协议采用了5层的层级结构，
⚫ 上层协议调用下次协议，下层协议为上层协议提供服务
应用层：负责应用程序间沟通，如简单电子邮件传输（SMTP）、文件传输协议（FTP）、网络远程访问协议（Telnet）等。我们的网络编程主要就是针对应用层。
传输层：负责两台主机之间的数据传输。如传输控制协议 (TCP)，能够确保数据可靠的从源主机发送到目标主机。
网络层：负责地址管理和路由选择。例如在IP协议中，通过IP地址来标识一台主机，并通过路由表的方式规划出两台主机之间的数据传输的线路（路由）。路由器（Router）工作在网路层。
数据链路层：负责设备之间的数据帧的传送和识别。例如网卡设备的驱动、帧同步(就是说从网线上检测到什么信号算作新帧的开始)、冲突检测(如果检测到冲突就自动重发)、数据差错校验等工作。有以太网、令牌环网，无线LAN等标准。交换机（Switch）工作在数据链路层。
物理层：负责光/电信号的传递方式。比如现在以太网通用的网线(双绞 线)、早期以太网采用的的同轴电缆(现在主要用于有线电视)、光纤，现在的wifi无线网使用电磁波等都属于物理层的概念。物理层的能力决定了最大传输速率、传输距离、抗干扰性等。集线器（Hub）工作在物理层

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●在这些协议中提到的各种报，帧什么的都是指的传输数据，在不同场景下名称含义略有不同。

当然，光看这些概念肯定让人头大，有没有什么形象的荔枝呢？当然有！

2.2封装与分用

封装：

不同的协议层对数据包有不同的称谓，在传输层叫做段(segment)，在网络层叫做数据报
(datagram)，在链路层叫做帧(frame)。
应用层数据通过协议栈发到网络上时，每层协议都要加上一个数据首部(header)，称为封装
(Encapsulation)。首部信息中包含了一些类似于首部有多长，载荷(payload)有多长，上层协议是什么等信息。
● 以传输层里的TCP协议为例，数据到传输层通过TCP协议就会被打上TCP报头，里面主要的信息就是源端口和目的端口

分用：

数据封装成帧后发到传输介质上，到达目的主机后每层协议再剥掉相应的首部，根据首部中的 “上层协议字段”
将数据交给对应的上层协议处理，这一步就是分用

2.3两台主机之间的网络通信流程（非同一网段）

1.主机Ａ应用层数据到传输层被分段，打上TCP头（含源端口，目的端口），再向下发给网络层，打上IP地址（含源IP，目的IP）,再向下发送给数据链路层，打上数据帧（含源MAC地址，目的MAC地址），由于不知道目的MAC地址，则在MAC上打上于网关（路由器接口）的MAC地址，发往路由器A。

2.路由器A收到消息后，重新封装数据帧（得知发送到B主机需要经过路由器B）,于是修改源MAC地址为路由器A的MAC地址，目标地址为B的MAC地址，（路由器A进行NAT地址转换）

3.路由器B收到路由器A的信息，核对地址，检查IP，修改MAC，源MAC改为路由器B的MAC地址,（假如主机B在路由器B的子网中）目标MAC地址填写为主机B的MAC地址，即下一步将信息发送给主机B。

４．主机B接收到数据后对数据拆帧、包，TCP头，检查其目的地址与校验，重新整合这些数据流之后，将这个数据流传递给应用层处理。

3.其他常见名词 解释

3.1客户端

客户端（Client）或称为用户端，是指与服务器相对应，为客户提供本地服务的程序。

3.2 服务器、请求和响应

服务器指一个管理资源并为用户提供服务的计算机软件，通常分为文件服务器、数据库服务器和应用程序服务，运行以上软件的计算机或计算机系统。服务器需要响应服务请求，并进行处理，这个处理就是响应。

结束语

那么JaveEE初阶第三课到此就结束啦，下节课我们会学习网络编程套接字socket，来学习如何用代码实现网络编程。