网络（一）网络的分层

一.网络的分层

有两套参考模型：

• OSI参考模型（Open Systems Interconnection Reference Model，七层）：模型过于理想化，未能在因特网上进行广泛推广。
• TCP/IP参考模型(或TCP/IP协议，四层)：事实上的国际标准。

在不同层数据如何封装和拆分：

90%的情况下Java代码都将在应用层工作，只需要与传输层对话。其它10%的时间会在传输层处理，与应用层或网际层对话。

网际层（internet layer）

在OSI模型中，网际层使用了一个更一般的名字，称为网络层（network layer）。网络层协议定义了数据位和字节如何组织为更大的分组，称为包，还定义了寻址机制，不同的计算机要按照这个寻址机制查找对方。网际协议（IP）是世界上使用最广发的网络层协议，也是Java唯一理解的网络层协议。实际上，这是两个协议：IPv4 和 IPv6。在 IPv4 和 IPv6 中，数据按包在网际层上传输，这些包称为数据报（datagram）。

除了路由和寻址，网际层的第二个作用是支持不同类型的主机网络层相互对话。Internet 路由器会完成 WiFi 和 Ethernet、Ehernet 和 DSL、DSL 和光纤往返等协议之间的转换。如果没有网际层或类似的分层，则每个计算机只能与同一类网络上的其它计算机对话。网际层负责使用同构协议将异构网络相互连接。

传输层

原始数据报有一些缺点。最显著的缺点是不能保证可靠传送，即使能传送也可能在传输中遭到破坏。首部校验和只能检测首部中的破坏情况，而不能检测数据报中的数据部分。最后，即使数据报能到达目的地而未被破坏，也不一定会以发送时的顺序到达。各个数据报可能会经过不同路由从源地到达目的地。如果数据报A在数据报B之前发送，这并不意味着数据报A会在数据报B之前到达。

传输层（transport layer）负责确保各包已发送的顺序接收，并保证没有数据对视或破坏。如果丢包，传输层会请求发送方重换这个包。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。这一层上主要有两个协议。第一个是传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）,这是一个开销很高的协议，支持对丢失或破坏的数据进行重换，并按照发送时的顺序进行传送。第二个协议是用户数据报协议（User Datagram Protocol，UDP），它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传送（或者包有可能根本未传送）。但是 UDP 通常比TCP 快。TCP称为可靠的（reliable）协议；UDP 是不可靠的（unreliable）协议。后面我们将看到，不可靠的协议要比听起来有用得多。

应用层

向用户传送数据的层称为应用层（application layer）。它下面的三层定义了数据如何从一台计算机传输到另一台计算机。应用层确定了数据传输后的操作。例如，应用层协议如 HTTP（用于国际互联网）可以确保 Web 浏览器将图像显示为图片，而不是一长串数据。你的程序中的有关网络的部分大多都是在应用层花费时间。除了用户 Web 的 HTTP ，还有用于电子邮件的 SMTP ，POP ，IMAP；用于文件传输的 FTP、FSP 和 TFTP；用于文件访问的 NFS；用于文件共享的 Gnutella 和 BitTorrent；用于语音通信的会话启动协议（Session Initiation Protocol, SIP）和 Skype 等。此外，你的程序可以在必要时自定义自己的应用层协议。

二.IP和端口

IP 地址：InetAddress

• 唯一的标识Internet 上的计算机
• 本地回环地址(hostAddress)：127.0.0.1 主机名(hostName)： localhost
• 不易记忆

端口号：标识正在计算机上运行的进程（程序）

• 不同的进程有不同的端口号
• 被规定为一个16 位的整数0~65535。其中，0~1023被预先定义的服务通信占用（如MySql占用端口3306，http占用端口80等）。 除非我们需要访问这些特定服务，否则，就应该使用1024~65535 这些端口中的某一个进行通信，以免发生端口冲突。

端口号与IP地址的组合得出一个网络套接字。例如QQ通信，通过IP地址和端口号才能准确地定位两个QQ客户端。

三.TCP、UDP和Socket

网络通信协议：计算机网络中实现通信必须有一些约定，即通信协议， 对速率、传输代码、代码结构、传输控制步骤、出错控制 等制定标准。
通信协议分层的思想：
由于结点之间联系很复杂，在制定协议时，把复杂成份分解成一些简单的成份，再将它们复合起来。最常用的复合方式是层次方式，即同层间可以通信、上一层可以调用 下一层，而与再下一层不发生关系。各层互不影响，利于系统的开发和扩展。

1.TCP/UDP 协议

传输层协议中有两个非常重要的协议：

• 传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)
• 用户数据报协议UDP(User Datagram Protocol)。

1.TCP协议：

• 使用TCP协议前，须先建立TCP连接，形成传输数据通道
• 传输前，采用“三次握手”方式，是可靠的
• TCP协议进行通信的两个应用进程：客户端、服务端
• 在连接中可进行大数据量的传输
• 传输完毕，需释放已建立的连接，效率低

2.UDP协议：

• 将数据、源、目的封装成数据包，不需要建立连接
• 每个数据报的大小限制在64K内
• 因无需连接，故是不可靠的
• 发送数据结束时无需释放资源，速度快

2.Socket

• 利用套接字(Socket)开发网络应用程序早已被广泛的采用， 以至于成为事实上的标准。
• 通信的两端都要有Socket，是两台机器间通信的端点网络通信其实就是Socket间的通信。
• Socket允许程序把网络连接当成一个流，数据在两个Socket 间通过IO传输。
• 一般主动发起通信的应用程序属客户端，等待通信请求的为服务端。

Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。