2022-8-11 網路編程（網路通信）

網路協議

通過電腦網路可以使多台電腦實現連接，位於同一個網路中的電腦在進行連接和通信時需要遵守一定的規則，這就好比在道路中行駛的汽車一定要遵守交通規則一樣。在電腦網路中，這些連接和通信的規則被稱為網路通信協議，它對數據的傳輸格式、傳輸速率、傳輸步驟等做了統一規定，通信雙方必須同時遵守才能完成數據交換。
網路通信協議有很多種，目前應用最廣泛的是TCP/IP協議(Transmission Control Protocal/Internet Protoal傳輸控制協議/英特網互聯協議)，它是一個包括TCP協議和IP協議，UDP（User Datagram Protocol）協議和其它一些協議的協議組，在學習具體協議之前首先瞭解一下TCP/IP協議組的層次結構。
在進行數據傳輸時，要求發送的數據與收到的數據完全一樣，這時，就需要在原有的數據上添加很多信息，以保證數據在傳輸過程中數據格式完全一致。

網路編程三要素【理解】

IP地址要想讓網路中的電腦能夠互相通信，必須為每台電腦指定一個標識號，通過這個標識 號來指定要接收數據的電腦和識別發送的電腦，而IP地址就是這個標識號。也就是設備 的標識 埠 網路的通信，本質上是兩個應用程式的通信。每台電腦都有很多的應用程式，那麼在網 絡通信時，如何區分這些應用程式呢？如果說IP地址可以唯一標識網路中的設備，那麼埠 號就可以唯一標識設備中的應用程式了。也就是應用程式的標識 協議 通過電腦網路可以使多台電腦實現連接，位於同一個網路中的電腦在進行連接和通 信時需要遵守一定的規則，這就好比在道路中行駛的汽車一定要遵守交通規則一樣。在計算 機網路中，這些連接和通信的規則被稱為網路通信協議，它對數據的傳輸格式、傳輸速率、 傳輸步驟等做了統一規定，通信雙方必須同時遵守才能完成數據交換。常見的協議有UDP協 議和TCP協議

IP地址【理解】 IP地址：是網路中設備的唯一標識

IP地址分為兩大類

 IPv4：是給每個連接在網路上的主機分配一個32bit地址。按照TCP/IP規定，IP地址用二 進位來表示，每個IP地址長32bit，也就是4個位元組。例如一個採用二進位形式的IP地址 是“11000000 10101000 00000001 01000010”，這麼長的地址，處理起來也太費勁 了。為了方便使用，IP地址經常被寫成十進位的形式，中間使用符號“.”分隔不同的字 節。於是，上面的IP地址可以表示為“192.168.1.66”。IP地址的這種表示法叫做“點分十 進位表示法”，這顯然比1和0容易記憶得多 
 IPv6：由於互聯網的蓬勃發展，IP地址的需求量愈來愈大，但是網路地址資源有限，使得 IP的分配越發緊張。為了擴大地址空間，通過IPv6重新定義地址空間，採用128位地址長 度，每16個位元組一組，分成8組十六進位數，這樣就解決了網路地址資源數量不夠的問題

InetAddress【應用】 InetAddress：此類表示Internet協議（IP）地址 相關方法

埠和協議【理解】

埠設備上應用程式的唯一標識 埠號用兩個位元組表示的整數，它的取值範圍是0~65535。其中，0~1023之間的埠號用於一 些知名的網路服務和應用，普通的應用程式需要使用1024以上的埠號。如果埠號被 另外一個服務或應用所占用，會導致當前程式啟動失敗

UDP協議

用戶數據報協議(User Datagram Protocol)  UDP是無連接通信協議，即在數據傳輸時，數據的發送端和接收端不建立邏輯連接。簡 單來說，當一臺電腦向另外一臺電腦發送數據時，發送端不會確認接收端是否存 在，就會發出數據，同樣接收端在收到數據時，也不會向發送端反饋是否收到數據。 由於使用UDP協議消耗資源小，通信效率高，所以通常都會用於音頻、視頻和普通數據 的傳輸 例如視頻會議通常採用UDP協議，因為這種情況即使偶爾丟失一兩個數據包，也不會對 接收結果產生太大影響。但是在使用UDP協議傳送數據時，由於UDP的面向無連接性， 不能保證數據的完整性，因此在傳輸重要數據時不建議使用UDP協議

TCP協議傳輸控制協議

(Transmission Control Protocol) TCP協議是面向連接的通信協議，即傳輸數據之前，在發送端和接收端建立邏輯連接， 它提供了兩台電腦之間可靠無差錯的數據傳輸。在TCP連接中必須要明確客戶端與服 務器端，客戶端向服務端發出連接請求，每次連接的創建都需要經過“三次握手” 三次握手：TCP協議中，在發送數據的準備階段，客戶端與伺服器之間的三次交互， 以保證連接的可靠。 第一次握手，客戶端向伺服器端發出連接請求，等待伺服器確認 第二次握手，伺服器端向客戶端回送一個響應，通知客戶端收到了連接請求 第三次握手，客戶端再次向伺服器端發送確認信息，確認連接  完成三次握手，連接建立後，客戶端和伺服器就可以開始進行數據傳輸了。由於這種面 向連接的特性，TCP協議可以保證傳輸數據的安全，所以應用十分廣泛。例如上傳文 件、下載文件、瀏覽網頁等

面試題：TCP 三次握手：
1). 第一次握手,客戶端發送syn(SYN 同步序列編號)包到伺服器端,客戶端進入syn_send 狀態，等待伺服器端確認。
2). 第二次握手，伺服器端向客戶端回送一個 SYN+ACK包 ACK (Acknowledge character）即是確認字元，伺服器端進入syn_recv狀態
3). 第三次握手，客戶端再次向伺服器端發送確認信息，確認連接 ACK 包，至此客戶 端和伺服器端進入established狀態。
4握手過程中傳送的包不包含任何數據，連接建立後才會開始傳送數據，理想狀態下， TCP連接一旦建立，在通信雙方的任何一方主動關閉連接前，TCP連接都會一直保持下 去。

四次揮手： 1） 第一次揮手，TCP客戶端發送一個FIN報文，用來關閉客戶到伺服器的數據傳送。告訴對方 不發數據 2）第二次揮手，伺服器收到這個FIN報文，它發回一個ACK報文，確認序號為收到的序號加1 3) 第三次揮手、伺服器關閉客戶端的連接，告訴對方我也不給你發數據了，發送一個FIN報文給 客戶端。 4)第四次揮手： 主動關閉方客戶端發回ACK報文確認，並將確認序號設置為收到序號加1。完成 四次揮手。

面試題：TCP和UDP的區別
TCP和UDP都屬於傳輸層協議，它們之間的區別在於 TCP是面向連接的；UDP是無連接的。 TCP是可靠的；UDP是不可靠的 TCP只支持點對點通信；UDP支持一對一、一對多、多對一、多對多的通信模式。 TCP是面向位元組流的；UDP是面向報文的。 TCP有擁塞控制機制；UDP沒有擁塞控制，適合媒體通信。 TCP首部開銷（20個位元組），比UDP的首部開銷（8個位元組）要大。

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