【JavaEE初阶 - 网络原理】网络分几层？从自定义协议聊到 DNS

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🔍系列专栏：JavaEE

文章目录：

摘要
一、网络中协议分层
二、应用层
- 1.用外卖软件举一个例子，步骤：
- [**2. 数据格式** **组织方法：**](#2. 数据格式 组织方法：)
三、DNS协议
四、总结

摘要

网络通信为什么要分层？本文从五层模型（应用/传输/网络/数据链路/物理层）讲起，明确各层职责边界；随后聚焦离开发最近的应用层：什么是"自定义协议"，如何约定请求与响应格式，纯文本、XML、JSON、Protobuf四种序列化方式各有什么优劣；最后讲解 DNS 域名解析------域名为什么存在、根域名服务器与分级存储机制如何把域名高效翻译成 IP地址。

一、网络中协议分层

应用层和传输层与我们编程息息相关。

应用层：与应用程序直接相关
传输层：端到端传输，不关心中间过程，只关心起点和终点
网络层：点到点传输，规划传输的中间路径（操作系统内核中调用实现，由硬件和驱动程序实现，和应用程序的开发没啥关系）
数据链路层：两个相邻点之间的传输
物理层：底层基础设施，硬件设备

二、应用层

HTTP协议是应用层最重要的协议，这里我们先讲一下"自定义协议"。顾名思义，就是我们可以自己定义的一个约定。eg:在一个项目中，我们可能要新加一些功能，这个时候就需要约定"前后端进交互接口"，根据我们的需求，达成一致后，再进行开发。这个约定就是自定义协议。

1.用外卖软件举一个例子，步骤：

先确定功能中，客户端和服务器需要哪些交互数据

需求：根据用户所在位置，寻找周围5km以内所有商家以及商家信息列表

请求：用户ID；用户位置

响应：商家列表（名称，图片，评分，距离...）

再确定数据组织的格式

网络通信本质是传输"字节流"和"字符串（）二进制"

序列化：结构化数据-->字符串；

反序列化：字符串-->结构化数据

2. 数据格式组织方法：

纯文本格式（给到一个拉）；
基于XML格式

经典，通过成对"标签"描述某个值的含义。maven使用XML作为核心配置文件。

缺点：及其消耗资源；格式不美观。

plain 复制代码

<request>
  <userid>11</userid>
  <jingdu>38</jingdu>
  <weidu>28</weidu>
</request>

JSON（流行）

可读性高，带宽消耗少。一次请求中有多个{}，用数组语法

plain 复制代码

[
  {
    "userid":11,
    "name":"张记麻辣烫"，
    "distance":"1.0km",
    "rank":5
  },
  {
    "userid":22,
    "name":"李记麻辣烫"，
    "distance":"1.5km",
    "rank":5
  }
]

Protobuf

纯二进制，人无法识别；传输效率高；搭配官方工具，方便扩展。

三、DNS协议

1.DNS

域名解析协议，域名就是"网址"，eg:www.baidu.com。访问百度，本质就是在访问百度的服务器（通过服务器的IP建立通信）。

IP地址是一段数字，比较抽象，所以我们使用一串有描述性的单词（域名）来代替IP地址，计算机通讯时会自动把域名转化为IP。这个过程就是DNS完成的。

2.DNS服务器

最初DNS通过hosts文件记录域名与IP地址的对应关系。的那随着设备和IP增多，无法满足需求，然后人们将hosts和IP映射关系提取出来，单独部署到服务器，这就是DNS服务器，后面用户访问网站时，就会先向DNS服务器发起查询请求，获取到IP地址后，在进行访问

维护原始数据的DNS服务器称为"跟域名服务器"，只有11台，很多运营商/大型互联网公司就会搭建DNS镜像服务器

3.DNS分级存储机制

最顶层DNS服务器存储了各种一级域名；
一级域名服务器存储了自身管辖范围内所有二级域名；
二级域名服务器存储了自身故拿下范围内所有三级域名

查询时，从根服务器向下依次查询。分级查询实现高效跳转

四、总结

网络分层的本质是职责分离------应用层管业务、传输层管端到端、网络层管路径规划、链路层管相邻节点、物理层管硬件。自定义协议的核心是两步：先约定交互的数据内容（请求/响应字段），再约定数据的组织格式。序列化方案上，XML 可读但冗重，JSON平衡了可读性与带宽，Protobuf 用二进制换取最高效率。理解了自定义协议，就理解了 HTTP 协议设计的出发点。