网络通信与网络协议

• 网络编程是指利用计算机网络实现程序之间通信的一种编程方式。在网络编程中，程序需要通过网络协议(如 TCP/IP)来进行通信，以实现不同计算机之间的数据传输和共享。
• 在网络编程中，通常有三个基本要素

• • IP 地址:定位网络中某台计算机
  • 端口号port:定位计算机上的某个进程(某个应用)

• • • 无符号由两字节的short类表示(0-65535)
    • 公认端口:0~1023：被预先定义的服务通信占用(如:HTTP占用端口80，FTP占用端口21，Telnet占用端口23等)
    • 注册端口:1024~49151。分配给用户进程或应用程序。(如:Tomcat占用端口8080,MySQL占用端口3306，0racle占用端口1521等)。（写程序用这个）
    • 动态/私有/随机端口:49152~65535.
    • 通常情况下，服务器程序使用固定的端口号来监听客户端的请求，而客户端则使用随机端口连接服务器。

• • 通信协议:通过IP地址和端口号定位后，如何保证数据可靠高效的传输，这就需要依靠通信协议了。

• • • 通过计算机网络可以使多台计算机实现连接，位于同一个网络中的计算机在进行连接和通信时需要遵守一定的规则。就像两个人想要顺利沟通就必须使用同一种语言一样，如果一个人只懂英语而另外一个人只懂中文，这样就会造成没有共同语言而无法沟通。
    • 在计算机网络中，这些连接和通信的规则被称为网络通信协议，它对数据的传输格式、传输速率、传输步骤等做了统一规定，通信双方必须同时遵守才能完成数据交换。
    • 在计算机网络中，常用的协议有 TCP、UDP、HTTP、FTP 等。这些协议规定了数据传输的格式、传输方式和传输顺序等细节。其中，TCP(传输控制协议)是一种可靠的面向连接的协议，它提供数据传输的完整性保证;而 UDP(用户数据报协议)则是一种无连接的协议，传输效率高。在网络编程中，需要选取合适的协议类型来实现数据传输。
    • OSI参考模型(理论)

• • • • 

      • 

• • • TCP/IP参考模型(实战)

• • • • 

网络协议

TCP协议

面向连接的，可靠的传输层协议。它使用三次握手来建立连接，u以确保数据在两个设备之间可靠的传输。

• 使用TCP协议，须先建立TCP连接，形成传输数据通道，似于拨打电话
• 传输前，采用“三次握手”方式，属于点对点通信，是面向连接的，效率低。

• • 三次握手过程如下

• • • 客户端发送 SYN(同步)数据包。这个数据包包含客户端的初始序列号(ISN)
    • 服务器收到 SYN 数据包后，发送 SYN-ACK(同步确认)数据包。这个数据包包含服务器的初始序列号(ISN)和对客户端ISN的确认号(ACK)。
    • 客户端收到 SYN-ACK 数据包后，发送 ACK(确认)数据包。这个数据包包含对服务器ISN 的确认号(ACK)
    • 三次握手完成后，客户端和服务器就可以开始交换数据了。

• • 三次握手的意义：可以确保数据在两个设备之间可靠地传输。它可以防止以下情况的发生:

• • • 如果没有三次握手，客户端和服务器可能会同时发送数据，导致数据丢失。
    • 如果没有三次握手，客户端和服务器可能会重复发送数据，导致数据重复。
    • 如果没有三次握手，客户端和服务器可能会乱序发送数据，导致数据乱序。

• • 三次握手完成后，客户端和服务器就可以开始交换数据了。

• 仅支持单播传输，每条TCP传输连接只能有两个端点(客户端、服务端)
• 两个端点的数据传输，采用的是“字节流”来传输，属于可靠的数据传输。
• 传输完毕，需释放已建立的连接（四次挥手），开销大，速度慢，适用于文件传输、邮件等。

• • 四次挥手的过程：

• • • 客户端发送 FIN(结束)数据包。这个数据包表示客户端已经完成数据传输，并希望关闭连接。
    • 服务器收到 FIN 数据包后，发送 ACK(确认)数据包。这个数据包表示服务器已经收到客户端的 FIN 数据包，并同意关闭连接。
    • 服务器发送 FIN 数据包。这个数据包表示服务器已经完成数据传输，并希望关闭连接。
    • 客户端收到 FIN 数据包后，发送 ACK(确认)数据包。这个数据包表示客户端已经收到服务器的 FIN 数据包，并同意

• • 四次挥手的意义：四次挥手可以确保数据在两个设备之间可靠地传输。它可以防止以下情况的发生:

• • • 如果没有四次挥手，客户端和服务器可能会同时关闭连接，导致数据丢失。
    • 如果没有四次挥手，客户端和服务器可能会重复发送数据，导致数据重复
    • 如果没有四次挥手，客户端和服务器可能会乱序发送数据，导致数据乱序

• • 四次挥手完成后，客户端和服务器之间的连接就关闭了

UDP协议

• 采用数据报(数据、源、目的)的方式来传输，无需建立连接，类似于发短信
• 每个数据报的大小限制在64K内，超出64k可以分为多个数据报来发送
• 发送不管对方是否准备好，接收方即使收到也不确认，因此属于不可靠的。
• 可以广播发送，也就是属于一对一、一对多和多对一连接的通信协议。
• 发送数据结束时无需释放资源，开销小，速度快，适用于视频会议、直播等。