【JavaEE】(5) 网络原理的基础认识
一、国内网络通信的发展史
- 2000 年左右，大多计算机没有网络，流行玩单机游戏。（自己跟自己玩）
- 2003 年左右，开始流行局域网对战游戏。（一个网吧人对战）计算机之间如果两两连接，一是没那么多接口，二是线路复杂，所以靠交换机连接。
- 后来，网游兴起，在广域网上对战。（各个地方的人对战）局域网之间靠路由器连接。
- 2007 年左右 IPhone 发布，移动互联网时代开启。
- 2011 年左右 IPhone4 发布，移动互联网崛起。由于 Android 更平民，智能手机开始普及，各种手机应用接踵而至。
二、网络通信基础
1、IP 地址
IP 地址本质是一个 32 位的整数，但为了便于人理解，将 IP 地址用 3 个 . 分割为了 4 个部分。（点分十进制）每个部分都是一个 0~255 的整数。
它的用途是区分不同的设备。
2、端口号
本质是一个 16 位的无符号整数，用途是区分同一设备上的不同应用程序。
3、协议
网络本质上是传输“光信号”（光纤，通过不同频率表示0/1）、“电信号”（网线，通过高低电平表示0/1）、“电磁波”（wifi，通过不同频率表示0/1）。
协议就是通信双方对于0/1数据的传输格式的约定。
4、五元组
一个网络通信由五元组来标识。
- 源 IP，源端口。（数据从哪来）
- 目的 IP，目的端口。（到哪去）
- 协议类型。（如何理解数据）
5、协议分层
5.1、为什么要有协议分层
用一个协议解决网络通信，非常复杂，因此需要拆分为多个协议，即协议分层，并约定协议与协议之间的调用关系（上层调用下层）。这样有两个好处：
- 分层后，每个协议只负责一个功能，更易于理解，即封装。
- 解耦合，可以灵活地对协议进行替换。
5.2、TCP/IP 五层分层模型
我们的重点是 TCP/IP 五层分层模型，因为它更接近真实的情况：（从下到上：物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层）
- 物理层：网络通信依赖的硬件设施，如：光纤、电线、天线等。
- 数据链路层：负责相邻两个节点的通信。如：通过硬件设施直接连接两个设备。
- 网络层：负责任意两个节点之间的路径规划。
- 传输层：只关心传输的起点和终点。
- 应用层：程序员拿到数据，自行决定如何使用。
5.3、各种网络设备所在分层
- 一台主机：它的操作系统内核实现了下四层（传输层到物理层）的内容。
- 一台路由器：实现了下三层。
- 一台交换机：实现了下两层。
- 集线器：实现了物理层。
5.4、封装（发送方）
封装和分用是网络通信的关键环节。以发送 qq 消息为例子。
- 应用层：用户输入 “hello”，点击发送按钮，qq 应用程序将获取到的字符串封装成应用层数据包。然后调用操作系统的 API 把应用层数据包交给下一层传输层。比如：
- 传输层：按照传输层协议（主要是 TCP 或 UDP），构造出传输层数据包。然后调用 API 交给网络层。以 UDP 协议为例子：
- 网络层：主要使用 IP 协议，给传输层数据包填上 IP 报头。然后调用 API 交给数据链路层。
- 数据链路层：插网线/光纤的网络主要以“以太网协议”，在网络层数据包的基础上，填上以太网帧头、帧尾。
- 物理层：将数据链路层的0/1数据转换为光信号/电信号/电磁波传输出去。
5.5、分用（接收方）
- 物理层：将物理信号转为 0/1 数据，交给数据链路层。
- 数据链路层：以太网协议，去掉以太网帧头、帧尾，交给网络层。
- 网络层：IP 协议，去掉 IP 报头，交给传输层。
- 传输层：TCP/UDP 协议，去掉 UDP 报头，交给应用层。
- 应用层：QQ 的应用层协议对数据进行解析。
5.6、丢包是怎么产生的
中途会经过很多交换机和路由器，它们分别也会对数据进行封装和解包。在某个时刻，各个主机都在使用网络，导致网络中需要传输的数据量非常大，当超过设备能承受的传输上线，就会丢包（直接丢弃数据。比如玩游戏点击使用装备，展示特效时卡了一下，恢复时直接显示的使用装备状态，如果不丢包，数据在后面又传输过来，就会产生“先使用装备，再展示特效”的违背期望顺序的效果）。
