廖雪峰Java13网络编程-1Socket编程-1网络编程概念

1.计算机网络

1.1 什么是计算机网络？

两台或更多计算机组成的网络
同一网络内的任意2台计算机都可以直接通信
所有计算机必须遵循同一种网络协议

1.2 什么是互联网

互联网是网络的网络
互联网采用TCP/IP协议

* TCP/IP协议泛指互联网协议

* 其中最重要的2个协议是TCP协议和IP协议

2. IP地址

IP地址用于唯一标识一个网络接口（Network Interface）

* IPv4采用32位地址，类似101.202.99.12

* IPv6采用128位地址，类似2001:0DA8:100A:0000:0000:1020:F2F3:1428
公网IP可以直接被访问
内网IP只能在内网访问

* 192.168.x.x

* 10.x.x.x
本机地址：127.0.0.1
IPv4地址实际上是一个32位整数

* 4个整数，每一个在0-255(2^8-1)之间，即32位整数

import java.math.BigInteger;

public class IPCalculator {

    public static void main(String[] args) throws NumberFormatException{

        int[] ip = {101,202,99,12};

        String[] listaddr16=new String[4];

        for(int i=0;i<ip.length;i++){

            String hex = Integer.toHexString(ip[i]);

            if(hex.length()<2){

                hex="0"+hex;

            }

            listaddr16[i]=hex;

        }

        String address16 ="";

        for(String addr:listaddr16){

            address16 += addr;

        }

        System.out.println("IP地址转化为16进制："+ address16);

        System.out.println(new BigInteger(address16,16));

    }

}

如果1台计算机有1个网卡，并且接入了网络，它会拥有2个IP地址，本地地址127.0.0.1和一个IP地址，并通过这个IP地址连接网络。
如果计算机有2个网卡，除了本地地址，还有2个IP地址，分别接入2个网络。通常连接2个网络的设备是交换机和路由器，其至少有2个IP地址，分别接入不同的网络，让网络之间连接起来。

如果2台电脑位于同一个网络下，它们可以直接通信，因为其IP地址前段是相同的，网络号也是相同的。
网络号是IP地址通过子网掩码以后过滤得到的。每台计算机都配备了IP地址和子网掩码，根据IP地址和子网掩码可以计算出网络号。
计算方法：按组对齐，做与运算。

如果计算出的网络号相同，证明在同一个网络，可以直接通信。

如果2台计算机计算出的网络号不同，2台计算机不在同一个网络，不能直接通信。必须通过路由器或交换机等网络设备间接通信，我们把这种设备成为网关。

网关的作用：连接多个网络，负责把来自一个网络的数据包发到另一个网络，这个过程成为路由。

所以一台计算机的网卡会有IP地址、子网掩码、网关的IP地址这3个关键的配置。

直接记忆IP地址非常困难，所以我们通常使用域名来访问某个特定的服务。域名解析器DNS负责把域名翻译为对应的IP地址，客户端再根据IP地址来访问服务器。

3. TCP/IP协议

TCP/IP协议：繁殖互联网协议簇，最重要的2个协议是TCP/IP协议。

3.1 OSI模型（Open System Interconnect）

OSI模型是ISO组织定义的一个计算机互联的标准模型。只是一个定义，目的是简化网络各层的操作，提供标准的接口，便于实现和维护。

应用层：提供应用层序之间的通信

表示层：处理数据格式、加减密

会话层：负责建议和维护会话

传输层：提供端到端的可靠传输

网络层：负责根据目标地址来选择路由

链路层和物理层：负责把数据进行分片，并且真正通过物理网络进行传输，例如无线网、光线等

互联网实际使用的TCP/IP模型大致对应OSI的5层模型

4. IP协议和TCP协议

4.1 IP协议

分组交换一个大的数据包想要通过IP协议传输的时候，被自动分成若干个小的数据包，然后通过网络进行传输。
不保证可靠传输

4.2 TCP协议：

TCP协议也是应用最广的协议，许多高级协议都是建立在TCP协议之上的。

传输控制协议建立在IP协议上的，IP协议只负责发数据包，而TCP控制数据包的传输
面向连接 TCP在传输数据之前，需要先建立连接，然后才能传输数据，传输完后还需要断开连接
可靠传输 TCP是一个可靠传输的协议，之所以能保证这一点，是通过接受确认、超时重传这些机制实现的
双向通信 TCP允许双向通信，双方可以同时发送接受数据

4.3 UDP协议（User Datagram Protocol）数据报文协议：

数据报文协议
无连接
不保证可靠传输
传输效率高

UDP比TCP简单的多。UDP协议不需要连接，不保证可靠传输，发送方发送数据后，无法得知接收方是否收到，因为UDP协议比TCP要简单的多，所以同样的数据用UDP传输要比TCP效率高。

选择UDP协议的时候，传输的数据，通常是能够容忍丢失一部分的，例如一些语音、视频通讯的应用会选择UDP协议

5. 总结：

计算机网络的基本概念：

互联网：网络的网络
IP地址：计算机在网络中的标识
网关：负责连接多个网络
协议：TCP/IP协议
TCP协议：面向连接，可靠传输