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我们生活在一个网络无处不在的一个虚拟世界中网络中的每一个设备都是一个节点。大多是我们的计算机但是他还可以连接其他设备例如打印机路由器网关你的手机智能家居等。我们可以使用java与计算机交互每个网络节点都有自己的地址这是唯一识别节点的一个字节序列。不同网络的地址信息会以不同方式分配以太网Ethernet地址与物理以太网硬件相关。在硬件生产的时候厂家就需要确保硬件地址与其他厂家的硬件地址不冲突。不过一个组织运行选择的地址由改组织的internet服务供应商ISP分配ISP从四个区域Internet注册机构之一获得IP地址而这四个机构的IP地址由互联网名称与数学地址分配机构分配这其实就是IP地址。
网络分层
通过网络发送数据指令是一个比较复杂的过程我们发送出去的指令需要转成电信号或者wifi或者光纤中光信号传输之后还得在转回成我们发送出去的指令信息。这个过程必须咨询协调网络的物理特性以及所发送数据的逻辑特征。通过网络发送数据的软件必须了解如何避免数据包的冲突将数字数据转为模拟信号检查和修正错误将数据包从一台主机路由到另外一台主机等。为了对应用开发人员和最终用户屏蔽这种复杂性网络通信的不同方面被分解为多个层每一层标识为物理硬件即线缆和电流与传输信息之间的不同抽象层次相当于将字节信息与电信号光信号转换每一层都只与紧挨着的上下层进行数据交互。将网络分层这样就可以修改替换某一层的软件只要层与层之间的接口保持不变就不会影响其他层。以下图显示网络中可能存在的一些协议栈。虽然现在的Internet上中间层现已相当稳定但是上层下层的协议变化还是比较大的邮箱主机用Ethernet有些是Wifi等但是这并不影响其他层协议因为他们都按规范实现统一的接口每层都按规范实现完成数据上的交互这样分层模型实现了应用协议与网络硬件的物理特征以及网络连接拓扑结构的解耦。 分层模型还是有多种的分别适合特定类型的网络我们用最典型的Internet标准TCP/IP四层模型来讲解。如下图。 上图模型中应用程序例如ChromFireFox运行在应用层只与传输层进行交互。传输层只与应用层网际层交互网际层只与主机网络层传输层交互绝不会跨层级交互。主机网络层通过电缆光纤或者其他媒介将数据移动到远程系统的主机网络层然后在通过上述各层将数据逐级上移传输到远程系统的应用层。 拿Chrom浏览器来举例 当浏览器输入网址向Web服务器发送获取网页的请求时候浏览器实际上只是与本地客户机器的传输层在对话。 传输层将请求分解为TCP片向数据添加序列号和校验号然后将请求传递给本地网际层 网际层根据本地网络所需的大小将TCP片分成IP数据报并床底到主机网络层以便通过线缆或光线传输数据 主机网络层将数字数据编码为适合特定物理介质的模拟信号光电将请求发送到线缆光纤 目标地址的远程系统的主机网络层可以由此读取请求。 远程系统的主机网络层将模拟信号解码为数字数据将生产的IO数据报床底给服务器的网际层 网际层简单的检查IP数据报是否被破坏如果已经分片则重组数据然后传递给服务器传输层 传输层检查是否所有数据都已到达对于丢失或者破坏的部分则要求重传在来一次以上过程对应用层透明此时当传输层接收到足够多的链接顺序数据报就将其重组写入一个流由服务器应用层上运行的Web服务器读取 服务器响应这个请求在通过服务器系统的各个分层发回消息通过Internet进行传输并发给web客户端。
主机网络层
主机网络层处在最高的位置他离java程序员最远的一个层级在基于IP的internet标准参考模型中网络中隐藏不是属于主机网络层也称为数据链路层主机网络层定义了特定的网络接口以太网WIFI等如何通过物理连接向本地网络或者时间其他地方发送IP数据报他由连接不同计算机的硬件光纤电缆无线电组成的部分有时称为网络的物理层开发人员无需担心这一层除非网线断了对开发人员透明。
网际层
网络的下一次这是开发需要考虑的第一层在OSI模型中网际层还称为网络层定义了数据位和字节如何组织成为更大的分组叫他包还定义了寻址机制不同计算机按照固定算法去查找对方。网际协议IP就是现在使用最广泛的网络层协议也是java唯一理解的网络层协议。这个协议是两个 IPV4使用32位地址IPV6使用128位地址 IPV4IPV6中数据按包在网际层传输这些包称为数据报datagram。每个IPV4数据报包含一个长度20~60字节的首部以及一个包含65515字节的数据的有效荷载payload。实际上每个IPV4都比较小从几十字节到8K字节不等IPV6则包含更大的首部数据可以达到4G字节下图展示各个部分IPV4数据报中是如何排列的所有位和字节都采用big-endian方式由左到右为高位到低位 网际层除了路由与寻址网际层第二个左右是支持不同类型主机网络层互相对话。Internet路由器会完成WIRI和Ethernet Ethernet和DSL DSL和光纤往返等协议直接的转换如果没有网际层或者类似的分层子每个计算机只能与同一类网络上的其他计算机对话。网际层负责使用同构协议将异构网络相互连接
传输层
因为原始数据报有一定缺陷。比如不保证可靠创术即使能传送也可能被破坏。首部校验只能检测首部的破坏情况而不能检测数据报中的数据部分。最后即使数据能够到大不被破坏也不一定是按照我们预定的顺序到大。各个数据报进过的路由过程完全不一样的即使先发送也不一定先到。传输层transport layer负责确保各个包以发送顺序接受并保证没有数据丢失或者被破坏如果丢包传输层请求重发。为实现这个目标IP网络会给每个数据报添加一个附加首部其中包含有更多信息。这一层协议有两个 传输控制协议Transmission Control Protocol TCP这个是一个开销高的协议支持对丢失或者破坏的数据进行重传并且按照发送的顺序进行传送用户数据报协议User Datagram Protocol UDP允许接收方检测被破坏的包但不保证这些包以正确的顺序床送或者包有可能更本没有传送 UDP比TCP快TCP称为可靠的协议UDP不可靠协议。
应用层
这个才是程序员关注的关键部分向用户传送数据的层称为应用层application layer。他下面的三层共同定义了数据如何从一台机器到另外一台机器。应用层确定了数据传输后的操作。例如我们应用层协议HTTP可以确保Web浏览器将图像显示为图片而不是一堆二进制数据。程序中有关网络的部分大多都是在应用层来实现的。应用层还有其他很多协议主要取决于应用层具体作用 用于web的HTTP用于电子邮件的SMTPPOPIMAP用于文件传输FTPFSP TFTP用于文件访问的NFS
HTTPIP TCP UDP
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