2022-8-11 网络编程（网络通信）

网络协议

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，这就好比在道路中行驶的汽车一定要遵守交通规则一样。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。
网络通信协议有很多种，目前应用最广泛的是TCP/IP协议(Transmission Control Protocal/Internet Protoal传输控制协议/英特网互联协议)，它是一个包括TCP协议和IP协议，UDP（User Datagram Protocol）协议和其它一些协议的协议组，在学习具体协议之前首先了解一下TCP/IP协议组的层次结构。
在进行数据传输时，要求发送的数据与收到的数据完全一样，这时，就需要在原有的数据上添加很多信息，以保证数据在传输过程中数据格式完全一致。

网络编程三要素【理解】

IP地址要想让网络中的计算机能够互相通信，必须为每台计算机指定一个标识号，通过这个标识 号来指定要接收数据的计算机和识别发送的计算机，而IP地址就是这个标识号。也就是设备 的标识 端口 网络的通信，本质上是两个应用程序的通信。每台计算机都有很多的应用程序，那么在网 络通信时，如何区分这些应用程序呢？如果说IP地址可以唯一标识网络中的设备，那么端口 号就可以唯一标识设备中的应用程序了。也就是应用程序的标识 协议 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，这就好比在道路中行驶的汽车一定要遵守交通规则一样。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。常见的协议有UDP协 议和TCP协议

IP地址【理解】 IP地址：是网络中设备的唯一标识

IP地址分为两大类

 IPv4：是给每个连接在网络上的主机分配一个32bit地址。按照TCP/IP规定，IP地址用二 进制来表示，每个IP地址长32bit，也就是4个字节。例如一个采用二进制形式的IP地址 是“11000000 10101000 00000001 01000010”，这么长的地址，处理起来也太费劲 了。为了方便使用，IP地址经常被写成十进制的形式，中间使用符号“.”分隔不同的字 节。于是，上面的IP地址可以表示为“192.168.1.66”。IP地址的这种表示法叫做“点分十 进制表示法”，这显然比1和0容易记忆得多 
 IPv6：由于互联网的蓬勃发展，IP地址的需求量愈来愈大，但是网络地址资源有限，使得 IP的分配越发紧张。为了扩大地址空间，通过IPv6重新定义地址空间，采用128位地址长 度，每16个字节一组，分成8组十六进制数，这样就解决了网络地址资源数量不够的问题

InetAddress【应用】 InetAddress：此类表示Internet协议（IP）地址 相关方法

端口和协议【理解】

端口设备上应用程序的唯一标识 端口号用两个字节表示的整数，它的取值范围是0~65535。其中，0~1023之间的端口号用于一 些知名的网络服务和应用，普通的应用程序需要使用1024以上的端口号。如果端口号被 另外一个服务或应用所占用，会导致当前程序启动失败

UDP协议

用户数据报协议(User Datagram Protocol)  UDP是无连接通信协议，即在数据传输时，数据的发送端和接收端不建立逻辑连接。简 单来说，当一台计算机向另外一台计算机发送数据时，发送端不会确认接收端是否存 在，就会发出数据，同样接收端在收到数据时，也不会向发送端反馈是否收到数据。 由于使用UDP协议消耗资源小，通信效率高，所以通常都会用于音频、视频和普通数据 的传输 例如视频会议通常采用UDP协议，因为这种情况即使偶尔丢失一两个数据包，也不会对 接收结果产生太大影响。但是在使用UDP协议传送数据时，由于UDP的面向无连接性， 不能保证数据的完整性，因此在传输重要数据时不建议使用UDP协议

TCP协议传输控制协议

(Transmission Control Protocol) TCP协议是面向连接的通信协议，即传输数据之前，在发送端和接收端建立逻辑连接， 它提供了两台计算机之间可靠无差错的数据传输。在TCP连接中必须要明确客户端与服 务器端，客户端向服务端发出连接请求，每次连接的创建都需要经过“三次握手” 三次握手：TCP协议中，在发送数据的准备阶段，客户端与服务器之间的三次交互， 以保证连接的可靠。 第一次握手，客户端向服务器端发出连接请求，等待服务器确认 第二次握手，服务器端向客户端回送一个响应，通知客户端收到了连接请求 第三次握手，客户端再次向服务器端发送确认信息，确认连接  完成三次握手，连接建立后，客户端和服务器就可以开始进行数据传输了。由于这种面 向连接的特性，TCP协议可以保证传输数据的安全，所以应用十分广泛。例如上传文 件、下载文件、浏览网页等

面试题：TCP 三次握手：
1). 第一次握手,客户端发送syn(SYN 同步序列编号)包到服务器端,客户端进入syn_send 状态，等待服务器端确认。
2). 第二次握手，服务器端向客户端回送一个 SYN+ACK包 ACK (Acknowledge character）即是确认字符，服务器端进入syn_recv状态
3). 第三次握手，客户端再次向服务器端发送确认信息，确认连接 ACK 包，至此客户 端和服务器端进入established状态。
4握手过程中传送的包不包含任何数据，连接建立后才会开始传送数据，理想状态下， TCP连接一旦建立，在通信双方的任何一方主动关闭连接前，TCP连接都会一直保持下 去。

四次挥手： 1） 第一次挥手，TCP客户端发送一个FIN报文，用来关闭客户到服务器的数据传送。告诉对方 不发数据 2）第二次挥手，服务器收到这个FIN报文，它发回一个ACK报文，确认序号为收到的序号加1 3) 第三次挥手、服务器关闭客户端的连接，告诉对方我也不给你发数据了，发送一个FIN报文给 客户端。 4)第四次挥手： 主动关闭方客户端发回ACK报文确认，并将确认序号设置为收到序号加1。完成 四次挥手。

面试题：TCP和UDP的区别
TCP和UDP都属于传输层协议，它们之间的区别在于 TCP是面向连接的；UDP是无连接的。 TCP是可靠的；UDP是不可靠的 TCP只支持点对点通信；UDP支持一对一、一对多、多对一、多对多的通信模式。 TCP是面向字节流的；UDP是面向报文的。 TCP有拥塞控制机制；UDP没有拥塞控制，适合媒体通信。 TCP首部开销（20个字节），比UDP的首部开销（8个字节）要大。