Java网络基础知识

一，计算机网络

1，概念

2，计算机网络的主要功能

3，计算机网络分类

二，网络通信协议及接口

1，网络通信协议

2，网络通信接口

3，通信协议分层思想

4，协议分类

4.1 TCP

4.2 UDP

三，IP协议

1，概念

2，分类

四，端口

1，分类

2，DOS命令查看端口号

一，计算机网络

1，概念

计算机网络是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。

2，计算机网络的主要功能

1，资源共享：
资源共享包括计算机硬件资源、软件资源和数据资源的共享。硬件资源的共享提高了计算机硬件资源的利用率，由于受经济和其他因素的制约，这些硬件资派不可能所有用户都有，所以使用计算机网络不仅可以使用自身的硬件资源，也可共享网络上的资源。软件资源和数据资源的共享可以充分利用已有的信息资派.减少软件开发过程中的劳动，避免大型数据库的重复建设。
2，信息交换：
这是计算机网络最基本的功能.计算机网络中的计算机之间或计算机与终端之间，可以快速可靠地相互传递数据、程序或文件。例如，用户可以在网上传送电子邮件、交换数据，可以实现在商业部门或公司之间进行订单、发票等商业文件安全准确地交换。
3，均衡负荷与分布处理：
对于大型的任务或课题.如果都集中在一台计算机上.负荷太重，这时可以将任务分散到不同的计算机分别完成，或由网络中比较空闲的计算机分担负荷，各个计算机连成网络有利于共同协作进行重大科研课题的开发和研究。利用网络技术还可以将许多小型机或傲型机连成具有高性能的分布式计算机系统，使它具有解决复杂问题的能力，从而大大降低费用。
4，综合信息服务：
计算机网络可以向全社会提供各处经济信息、科研情报、商业信息和咨询服务，如Internet中的www就是如此。FTP文件传输协议，SMTP邮件传输等都要使用到计算机。HTTP协议就是数据传输的一个重要标准。

3，计算机网络分类

计算机网络按其覆盖的地理范围可分为如下3类：

局域网(LAN)。局域网是一种在小区域内使用的，由多台计算机组成的网络，覆盖范围通常局限在10 千米范围之内，属于一个单位或部门组建的小范围网。
城域网(MAN)。城域网是作用范围在广域网与局域网之间的网络，其网络覆盖范围通常可以延伸到整个城市，借助通信光纤将多个局域网联通公用城市网络形成大型网络，使得不仅局域网内的资源可以共享，局域网之间的资源也可以共享。
广域网(WAN) 广城网是一种远程网，涉及长距离的通信，覆盖范围可以是个国家或多个国家，甚至整个世界。由于广域网地理上的距离可以超过几千千米，所以信息衰减非常严重，这种网络一般要租用专线，通过接口信息处理协议和线路连接起来，构成网状结构，解决寻径问题。

二，网络通信协议及接口

1，网络通信协议

计算机网络中实现通信必须有一些约定，即通信协议；包括对速率，传输代码，代码结构，传输控制步骤，出错控制等制定的标准。常见的网络通信协议有：TCP/IP协议、IPX/SPX协议、NetBEUI协议等。

TCP/IP协议：传输控制协议/因特网互联协议（Transmission Control Protocol/Internet Protocal），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的用于处理数据通信的协议，并采用了4层的分层模型，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。

2，网络通信接口

为了使两个节点之间能进行对话，必须在他们之间建立通信工具（即接口），使彼此之间，能进行信息交换。接口包括两部分：

硬件装置：实现结点之间的信息传送
软件装置：规定双方进行通信的约定协议

3，通信协议分层思想

3.1 为什么需要分层

由于结点之间联系很复杂，在制定协议时，把复杂成份分解成一些简单的成份，再将它们复合起来。最常用的复合方式就是层次方式，及同层间可以通信，上一层可以调用下一层，而与再下一层不发生关系。各层互不影响，利于系统的开发和扩展。

3.2 通信协议的分层规定

把用户应用程序作为最高层，把物理通信线路作为最底层，将其间的协议处理分为若干层，规定每层处理的任务，也规定每层的接口标准。

3.3 参考模型

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，每层分别负责不同的通信功能。

应用层：主要负责应用程序的协议，例如HTTP协议、FTP协议等。
传输层：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。
网络层：网络层是整个TCP/IP协议的核心，它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。
数据链路层：链路层是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。
我们的应用都是处于应用层开发的。

4，协议分类

4.1 TCP

传输控制协议（Transmission Control Protocol）。
TCP协议是面向连接的通信协议，即传输数据之前，在发送端和接收端建立逻辑连接，然后再传输数据，它提供了两台计算机之间可靠无差错的数据传输。
在TCP连接中必须要明确客户端与服务器端，由客户端向服务端发出连接请求，每次连接的创建都需要经过“三次握手”。
（1）三次握手

TCP协议中，在发送数据的准备阶段，客户端与服务器之间的三次交互，以保证连接的可靠。

第一次握手，客户端发送SYN（SEQ=x）报文给服务器端，进入SYN_SEND状态。
（客户端向服务器端发出连接请求，等待服务器确认。）
第二次握手，服务器端收到SYN报文，回应一个SYN （SEQ=y）ACK（ACK=x+1）报文，进入SYN_RECV状态。（服务器端向客户端回送一个响应，通知客户端收到了连接请求。）
第三次握手，客户端收到服务器端的SYN报文，回应一个ACK（ACK=y+1）报文，进入Established状态。（客户端再次向服务器端发送确认信息，确认连接。）
三次握手结束，TCP客户端和服务器端成功地建立连接，可以开始传输数据了。

（2）四次挥手

TCP的客户端和服务端断开连接，也需要四次挥手。

客户端打算关闭连接，此时会发送一个 TCP 首部 FIN 标志位被置为 1 的报文，也即 FIN 报文，之后客户端进入 FIN_WAIT_1 状态。
服务端收到该报文后，就向客户端发送 ACK 应答报文，接着服务端进入 CLOSED_WAIT 状态。
客户端收到服务端的 ACK 应答报文后，之后进入 FIN_WAIT_2 状态。
等待服务端处理完数据后，也向客户端发送 FIN 报文，之后服务端进入 LAST_ACK 状态。
客户端收到服务端的 FIN 报文后，回一个 ACK 应答报文，之后进入 TIME_WAIT 状态
服务器收到了 ACK 应答报文后，就进入了 CLOSE 状态，至此服务端已经完成连接的关闭。
客户端在经过 2MSL 一段时间后，自动进入 CLOSE 状态，至此客户端也完成连接的关闭。
由上图可以知道，每个方向都要有一个FIN和一个ACK，因此通常被称为四次挥手。这一点注意：主动关闭连接的，才可进入TIME_WAIT状态。

4.2 UDP

用户数据报协议（User Datagram Protocol）。
数据报（Datagram）：网络传输的基本单位
UDP是无连接通信协议，即在数据传输时，数据的发送端和接收端不建立逻辑连接。简单来说，当一台计算机向另外一台计算机发送数据时，发送端不会确认接收端是否存在，就会发出数据，同样接收端在收到数据时，也不会向发送端反馈是否收到数据。
由于使用UDP协议消耗资源小，通信效率高，所以通常都会用于音频、视频和普通数据的传输例如视频会议都使用UDP协议，因为这种情况即使偶尔丢失一两个数据包，也不会对接收结果产生太大影响。
但是在使用UDP协议传送数据时，由于UDP的面向无连接性，不能保证数据的完整性，因此在传输重要数据时，不建议使用UDP协议。
特点：数据被限制在64kb以内，超出这个范围就不能发送了。

通信的协议还是比较复杂的，java.net包中包含的类和接口，它们提供低层次的通信细节，我们可以直接使用这些类和接口，来专注于网络程序开发，而不用考虑通信的细节。

java.net包中提供了两种常见的网络协议的支持：TCP和UDP

TCP是可靠的连接，TCP就像打电话，需要先打通对方电话，等待对方有回应后才会跟对方继续说话，也就是一定要确认可以发信息以后才会把信息发出去。TCP上传任何东西都是可靠的，只要两台机器上建立起了连接，在本机上发送的数据就一定能传到对方的机器上。
UDP就好比发电报，发出去就完事了，对方有没有接收到它都不管，所以UDP是不可靠的。
TCP传送数据虽然可靠，但传送得比较慢；UDP传送数据不可靠，但是传送得快。

三，IP协议

1，概念

IP 协议（Internet Protocol）又称互联网协议，是支持网间互联的数据包协议。该协议工作在网络层，主要目的就是为了提高网络的可扩展性，和传输层 TCP 相比，IP 协议提供一种无连接/不可靠、尽力而为的数据包传输服务，其与TCP协议（传输控制协议）一起构成了TCP/IP 协议族的核心。

2，分类

IPv4的具体分类：

IPV4地址表示方式：点分十进制，即把32位二进制的IP地址用点分为4个部分，每个部分有8位的二进制，再转换为十进制表示

子网掩码：用于计算IP地址的主机地址和网络地址部分，将IP地址和子网掩码做与运算，得到的则为网络地址，其余部分为主机地址

有时候，IP地址后面会加上个斜杆加数字，比如：192.168.1.104/24，后面的/24其实是子网掩码的简化表示，即255.255.255.0

A类：在IP地址的四段号码中，第一段号码为网络号码，剩下的三段号码为本地计算机的号码；A类IP地址中网络的标识长度为8位，主机标识的长度为24位，A类网络地址数量较少，有126个网络，每个网络可以容纳主机数达1600多万（256的三次方-2）台。

B类：在IP地址的四段号码中，前两段号码为网络号码。B类IP地址中网络的标识长度为16位，主机标识的长度为16位，B类网络地址适用于中等规模的网络，有16384个网络，每个网络所能容纳的计算机数为6万多（256的二次方-2）台

C类：在IP地址的四段号码中，前三段号码为网络号码，剩下的一段号码为本地计算机的号码；此类地址中网络的标识长度为24位，主机标识的长度为8位，C类网络地址数量较多，有209万余个网络。适用于小规模的局域网络，每个网络最多只能包含254（256-2）台计算机

D类：此类IP地址在历史上被叫做多播地址(multicast address)，即组播地址；在以太网中，多播地址命名了一组应该在这个网络中应用接收到一个分组的站点；多播地址的最高位必须是“1110”，范围从224.0.0.0到239.255.255.255

E类：此类地址也不分网络地址和主机地址，它的第1个字节的前五位固定为“11110”，为将来使用保留，地址范围从240.0.0.1到255.255.255.254

四，端口

IP地址用来标识一台计算机，但是一台计算机上可能提供多种网络应用程序，如何来区分这些不同的程序呢？这就要用到端口。端口号是用来区分一台机器上不同的应用程序的。
我们使用IP地址加端口号，就可以保证数据准确无误地发送到对方计算机的指定软件上了。
端口是虚拟的概念，是一个逻辑端口。
当我们使用网络软件一打开，那么操作系统就会为网络软件分配一个随机的端口号，或者打开的时候向系统要指定的端口号。
通过端口，可以在一个主机上运行多个网络应用程序。端口的表示是一个16位的二进制整数，2个字节，对应十进制的0~65535。
端口号在计算机内部是占2个字节。一台机器上最多有65536个端口号。一个应用程序可以占用多个端口号。端口号如果被一个应用程序占用了，那么其他的应用程序就无法再使用这个端口号了。
记住一点，我们编写的程序要占用端口号的话占用1024以上的端口号，1024以下的端口号不要去占用，因为系统有可能会随时征用。端口号本身又分为TCP端口和UDP端口，TCP的6666端口和UDP的6666端口是完全不同的两个端口。TCP端口和UDP端口都有65536个