Java学习笔记(五十四)—— 网络通信协议

概述
  • 网络通信协议是一种网络通用语言,为连接不同操作系统和不同硬件体系结构的互联网络引提供通信支持,是一种网络通用语言。
    例如,网络中一个微机用户和一个大型主机的操作员进行通信,由于这两个数据终端所用字符集不同,因此操作员所输入的命令彼此不认识。为了能进行通信,规定每个终端都要将各自字符集中的字符先变换为标准字符集的字符后,才进入网络传送,到达目的终端之后,再变换为该终端字符集的字符。因此,网络通信协议也可以理解为网络上各台计算机之间进行交流的一种语言。
  • 网络通信协议由三个要素组成。
    • 语义,解释控制信息每个部分的意义。它规定了需要发出何种控制信息,以及完成的动作与做出什么样的响应。
    • 语法,用户数据与控制信息的结构与格式,以及数据出现的顺序。
    • 时序,对事件发生顺序的详细说明。
TCP/IP协议
  • 传输控制协议/因特网互联协Tansmission Control Protoco/Internet Protocol,是Internet最基本、最广泛的协议、它定义了计算机如何连入因特网。以及数据如何在它们之间传输的标准,它的内部包含一系列用于处理数强据通信的协议,并采再了4层的分成模型,每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。
    在这里插入图片描述
  1. 上图中,TCP/IP协议中的四层分别是应用层,传输层,、网络层和链路层,每层分别负责同的通信功能。
  2. 链路层:用于定义物理传输通道,通常是对某些网络连接设备的驱动协议,例如针对光纤,网线提供的驱动
  3. 网络层:是整个TCP/IP协议的核心,主要用于将传输的数据进行分组,将分组数据发送到目标计算机或者网络
  4. 运输层:主要使网络程序进行通信,在进行网络通信时,可以采用TCP协议,也可以采用UDP协议
  5. 应用层:主要负责应用程序的协议,例如HTTP协议,FTP协议等
网络通信协议的分类
  • UDP:UDP(用户数据报协议:Transport Controll Protocol)是一个简单的面向数据报的传输层协议。提供的是非面向连接的、不可靠的数据流传输。UDP不提供可靠性,也不提供报文到达确认、排序以及流量控制等功能。它只是把应用程序传给IP层的数据报发送出去,但是并不能保证它们能到达目的地。因此报文可能会丢失、重复以及乱序等。但由于UDP在传输数据报前不用在客户和服务器之间建立一个连接,且没有超时重发等机制,故而传输速度很快。

    • 传输数据被限制至64kb以内
  • TCP:TCP(传输控制协议:User Data Protocol)定义了两台计算机之间进行可靠的传输而交换的数据和确认信息的格式,以及计算机为了确保数据的正确到达而采取的措施。协议规定了TCP软件怎样识别给定计算机上的多个目的进程如何对分组重复这类差错进行恢复。协议还规定了两台计算机如何初始化一个TCP数据流传输以及如何结束这一传输。TCP最大的特点就是提供的是面向连接、可靠的字节流服务。

    • TCP协议是一种可靠的、一对一的、面向有连接的通信协议,TCP主要通过下列几种方式保证数据传输的可靠性:
    1)在使用TCP协议进行数据传输时,往往需要客户端和服务端先建立一个“通道“、且这个通道只能够被客户端和服务端使用,所以TCP传输协议只能面向一对一的连接。
    (2)为了保证数据传输的准确无误,TCP传输协议将用于传输的数据包分为若干个部分(每个部分的大小根据当时的网络情况而定),然后在它们的首部添加一个检验字节。当数据的一个部分被接收完毕之后,服务端会对这一部分的完整性和准确性进行校验,校验之后如果数据的完整度和准确度都为100%,在服务端会要求客户端开始数据下一个部分的传输,如果数据的完整性和准确性与原来不相符,那么服务端会要求客户端再次传输这个部分。
    
    • 客户端与服务端在使用TCP传输协议时要先建立一个“通道”,在传输完毕之后又要关闭这“通道”,前者可以被形象地成为“三次握手”,而后者则可以被称为“四次挥手”。
    通道的建立——三次握手:
    (1)在建立通道时,客户端首先要向服务端发送一个SYN同步信号。
    (2)服务端在接收到这个信号之后会向客户端发出SYN同步信号和ACK确认信号。
    (3)当服务端的ACK和SYN到达客户端后,客户端与服务端之间的这个“通道”就会被建立起来。
    通道的关闭——四次挥手:
    (1)在数据传输完毕之后,客户端会向服务端发出一个FIN终止信号。
    (2)服务端在收到这个信号之后会向客户端发出一个ACK确认信号。
    (3)如果服务端此后也没有数据发给客户端时服务端会向客户端发送一个FIN终止信号。
    (4)客户端在收到这个信号之后会回复一个确认信号,在服务端接收到这个信号之后,服务端与客户端的通道也就关闭了。
    
    • TCP协议能为应用程序提供可靠的通信连接,使一台计算机发出的字节流无差错地发往网络上的其他计算机,对可靠性要求高的数据通信系统往往使用TCP协议传输数据。
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