《JAVAEE》网络编程-什么是网络？

0.网络引言：

在之前的学习当中，我们学习了多线程，以及IO。接下来我们将要学习网络，那么你们对网的认识又是什么样的？你们对网络的构造组成又是什么样呢？别着急，下面我们会深入了解。什么是网络，网络的基本组成，在网络中数据传输的基本流程。

1.概念初步认识：

局域网： 多个设备连接到一个路由器上，那么这两个设备就在一个局域网当中。
广域网： 多个局域网了解到一起组成一个广域网。世界上最大的广域网是因特网
路由器： 网络的重要组成，通过路由器进行不同网络间实现连接 。
交换机： 实现在同一局域网当中，不同设备之间的连接 。通过交换机，可以在一个路由器上连接多个设备
IP： 标识不同设备的唯一标号，一台设备有一个唯一IP地址
端口号： 区分同一台设备的不同程序。例如mysql的端口号为3306；在同一时刻，一个端口号只能由一个程序使用。
补充：路由器的交换机的区别

路由器类似于房子的大门 ，交换机类似于房子室内的小门 ，房子类似于一个局域网 。通过大门（路由器 ），可以实现和外部的连接（其他不同网络 ），通过内部的门，可以实现对房子内不同设备的连接 （内部之间相互连接 ），同时也能增加更多的房间和大门相通(增加设备)

补充：IP和端口号的区别

假如你去拿快递，快递站的地址就相当于IP ，你可以根据这个找到快递站。当你到达了快递站，你会发现哪里有很多的快递，你又如何进行区分 （很多程序，如何正确区分程序） ，快速找到自己的快递呢？这个时候我们的取件码（端口号） ，能帮助我们找到自己的快递（区分不同的程序）

2.协议

认识协议：

协议，是一种约定俗成约束 ，要求我们按照某一种规则去进行某种操作。为什么会有协议呢？每个人的思维方式都是不同的，处理事件的方式也不同，如果不进行约束的话，就会导致网络的通信很混乱。这就好比，你直接用中文和使用外语的外国人进行交流。
协议在网络通信中，十分的重要。不同的设备应该遵循同一套协议，才会使网络通信有意义。
- 网络通信的五元组：
  - 源IP：发送请求的设备
  - 源端口：发送请求的程序
  - 目的IP：接受请求的设备
  - 目的端口：接受请求的程序
  - 网络协议：遵循的规则
不同的应用程序遵循一套协议，但是他们对协议的处理方式有所不同，这就导致不同程序的不兼容，如果要实现程序的兼容吗，需要要求对协议的处理方式一样。

协议分层：

在网络通信的过程中，其细节非常之多，这就导致如果协议都写在一个当中的话，会让协议非常之大，不方便使用。如果进行拆分的话，大大小小的协议会拆分得到很多个，导致协议不方便管理。
因此，就想到了给协议进行分层，将协议按照不同的类，进行归类，划分层数。
只有相邻的协议可以进行交互。
上层协议调用下层协议提供的API
下层协议给上层协议提供服务。
不能进行跨层交互。

3.网络分层

OSI七层网络模型：

OSI七层网络模型，这个分层太过复杂，一般只出现在教科书上，在这里我们简单了解一下就可以，知道他们的大概分层就可以。

应用层
表示层
会话层
传输层
网络层
数据链路层
物理层

TCP五层（四层）网络模型

OSI网络模型是理论参考模型，在实际当中，我们还是使用TCP五层网络模型。下面我们就详细说一下，TCP五层网络模型，以及各个分层。

物理层：
- 负责二进制数据在物理介质上的传输，是整个网络设备的基础
- 处理0 1比特流，不在意数据的含义。
- 典型设备：网线。
数据链路层
- 负责同一局域网中两个相邻设备之间的通信，把物理层的比特流封装成帧。
- 处理数据帧：帧头+数据+帧尾。
- 典型设备：交换机
- 典型协议：以太网协议。
网络层
- 负责不同网络设备的通信，基于数据链路层，考虑数据传输的中间过程。
- 处理数据包
- 典型设备：路由器
- 典型协议：IP协议
传输层：
- 任意设备之间的通信，不考虑中间过程，只考虑目标主机和源主机。
- 处理对象：数据报
- 典型协议：TCP协议，UDP协议。
应用层：
- 直接为应用程序提供服务。
- 处理的是具体的业务数据
- 典型协议：HTTP，FTP等

补充：

在一些数据上TCP网络分层只有四层，他们把物理层和数据链路层变成一个了。
应用层主要是在应用程序上工作，传输层网络层，在操作系统上进行工作。数据链路层和物理层涉及到应用驱动程序和网络接口。
主机涉及到：物理层到应用层
路由器：物理层到网络层
交换机：物理层到数据链路层

4.网络数据通信的基本流程。

假设A从QQ上给B发送了一个消息，大概流程如下：

发送流程：

1.应用层：
- 首先A发送B消息，应用程序会获取A所发送的消息，构造一个应用层数据包（结构化数据，包含将要发送的信息，以及一些基本信息），这个数据包会遵守应用层协议（程序员自己定义的）。
- 调用传输层提供的API把数据包传给传输层
2.传输层：
- 传输层获取数据之后，会构造出一个传输层数据包。给应用层的传过来的数据包加了一个报头。我们需要知道，这个报头包含了源端口和目的端口。
- 传输层会调用应用层提供的API，将数据传给网络层
3.网络层：
- 网络层就会接受数据，在传输层处理的基础上，并加IP报头（包含源IP和目标IP）
- 网络层会调用数据链路层的API，将数据传给数据链路层
4.数据链路层和物理层：
- 在数据链路层最终要的协议是以太网协议，他会给网络层的数据进行再一次的处理，在这里会加上帧头和帧尾，进行封装。将数据给物理层，通过他把二进制数据以光电信号的形式进行发送，此时数据才真正意义上离开当前主机。

注意：

在数据进行发送的时候，会根据协议进行层层封装
在数据的传输以二进制的形式进行传输。
在开始的时候，我们的数据并不是以二进制的形式存在的，在传输的过程中，结构化数据变成了二进制的形式，这个也叫做数据的序列化。此外在接收数据，二进制的数据在解析的时候，由二进制数据变成了结构化数据，这个过程叫做反序列化。

数据的接收：

1.接受信号：
- 数据到达对方网卡，光电信号被接受转化成二进制数据，并传递给数据链路层。
2.数据链路层解析：
- 数据链路层获得数据之后，会把帧头和帧尾取出来，把载荷交给网络层。
- 帧头由专门的属性，描述了网络层具体使用了哪些协议，然后网络层就会根据具体协议进行数据的解析。
3.网络层解析：
- 网络层拿到数据之后，会按照相应协议进行解析。在这里网络层会按照IP协议格式进行解析，把载荷数据交给传输层。
- IP报头也包含了传输层所使用的一些协议
- 包含目标IP，这里路由器会确认当前主机是不是目标主机，如果是就会继续向上进行解析。
传输层解析：
- 传输层拿到协议之后，和网络层类似，会按照Tcp协议，进行数据的解析，把载荷交给应用
- 传输层的报头包含目标端口，告诉我们交给哪个应用程序。
应用层解析：
- **根据端口号，把数据传给对应的应用程序。**在这里QQ获得了数据，并根据QQ的协议进行协议。把二进制数据转化成用户所发送的信息。

上述就是数据进行传输的大概流程，实际上数据的传送和接受还包含很多的细节，在这里我们就先简单的了解一下。对数据的传输有一个简单的认识。

这里我们讲了网络的基本概念，以及网络的构成，还有一些TCP五层网络模型，以及协议。最后我们着重了解了一些网络的传输的大概流程