Java网络编程——1.基本网络概念

1、什么是网络？

网络（network）是几乎可以实时相互发送和接收数据的计算机和其他设备（如打印机，可口可乐机）的集合。网络中的每台机器称为一个节点（node），大多数节点是计算机，具有完备功能的计算机节点也称为主机（host）。

每个网络节点都有地址（address），这是网络节点的唯一标识。

计算机网络是包（packet）交换网络，优点是，多个即将交换的包可以在一条线缆上传输，降低建立网络的成本且多个计算机可以互不干扰地共用同一条线缆。分包还有个好处就是可以检测包在传输中是否遭到破坏。

协议（protocol）定义了计算机如何通信的一组明确的规则（地址格式、数据如何分包等），如超文本传输协议（HTTP）定义了Web浏览器如何与服务器通信。

2、网络的分层

为了对应用程序开发人员和最终用户隐藏网络发送数据的复杂性，网络通信的不同方面被分解为多个层，每一层表示为物理硬件（即线缆和电流）与所传输信息之间的不同抽象层次。



第一种是Iso的OSI模型（7层）：这个用在定义计算机网络层次，多用于理论，方便理论研究，可是实践中没有广泛应用。

第二种是TCP/IP协议簇（5层）：这个一般用于现今的世界，根据实际情况将ISO的OSI模型改造为5层，这种模型具有现实可行性。

3、IP、TCP和UDP

IP（网际协议）是冷战时期由军方资助开发的，所以包含了大量军方关系的特性。首先，它必须健壮，允许任意两点之间有多个路由，可以绕过被破坏的路由器实现数据包的路由。其次，IP必须开放，与平台无关，计算机必须都能相互通话。

由于两点间存在多个路由，且两点间的最短路径可能由于网络业务流量等因素而改变，构成了某个特定数据流的包可能不会采用相同的路由。为了改进这个机制，将TCP置于IP之上，使连接的两端都能确认接收到IP包，以及保证按其发送的顺序接收。

但是TCP会有很大开销，如果数据的顺序不重要且单个包的的丢失不会安全破坏数据流，也可以用UDP发送数据包，例如视/音频。还可以在UDP数据流中建立纠错码，来解决数据丢失的问题。

IP之上还能运行很多其他协议如ICMP，ping程序就是用的这个协议。但java支持的协议只有TCP和UDP，以及建立在TCP和UDP之上的应用层协议。

4、Internet

互联网（Internet）是世界上最大的基于IP的网络。它是七个大洲多个不同国家的计算机使用IP相互对话的一个无组织的集合。其他IP网络称为internet，如没有连接Internet的高安全性内部网。

Internet上每台计算机都至少有一个标识此计算机的IP地址。IP地址一般写为点分四段的格式，如199.1.32.90，每个数的范围从0~255。

为避免Internet的地址冲突，区域Internet注册结构会为Internet服务提供商分配IPv4地址块。出于IP地址越来越稀缺，大多数网络都使用了网络地址转换（NAT），内网地址很多但实际只有一个外网地址。但IPv6会使NAT变得毫无意义。

出于安全需求，防火墙（路由器或者单独的机器）可以过滤网络地址和端口。如果防火墙会阻止一个网络上的主机与外界直接建立连接，那么代理服务器就起到了中间人的作用，机器可以请求代理服务器来访问被阻止的网络。防火墙一般工作于传输层和网际层，而代理服务器通常工作于应用层。

代理服务器也可用作本地缓存，提高响应时间，但代理服务器只支持HTTP、FTP和SMTP

5、客户／服务器模型

大多数现代网络编程都基于客户/服务器模型，数据存储在服务器或服务器云上，界面逻辑由客户端软件处理，客户端运行在相对便宜的个人计算机上。客户端发起对话，服务器等待客户端与它对话。

6、Internet标准

应用层网络编程和协议的大多标准都是由IETF（国际互联网工程任务组，The Internet Engineering Task Force）和W3C（国际互联网协会，World Wide Web Consortium）这两个组织制定。如超文本传输协议（HTTP1.1）对应RFC2616