Socket入门之前的知识点-原创手记-慕课网

Socket难点
- 数据粘包
- 心跳维持
- 数据丢包
- 性能问题

7层网络模型-OSI

基础层：物理层（Physical）、数据链路层（Datalink）、网络层（Network)
传输层（Transport)：TCP-UDP协议层、Socket
高级层：会话层（Session)、表示层（Presentation）、应用层（Application)

图片描述

Socket

简单来说是IP地址与端口的结合协议（RFC793）
一种地址与端口的结合描述协议
TCP/IP协议的相关API的总称；是网络Api的集合实现
涵盖了：Stream Socket/Datagram Socket
作用：
- 在网络传输中用于唯一标示两个端点之间的链接
- 端点：包括（IP+Port)
- 4个要素：客户端地址、客户端端口、服务器地址、服务器端口
TCP
- TCP是面向连接的通信协议
- 通过三次握手建立连接，通讯完成时要拆除连接
- 由于TCP是面向连接的所以只能用于端到端的通讯
UDP
- UDP是面向无连接的通讯协议
- UDP数据包括目的端口号和源端口号信息
- 由于通讯不需要连接，所以可以实现广播发送，并不局限于端到端
TCP/IP协议中，两个进程间通信的主要模式为：CS模型
主要目的：协同网络中的计算机资源、服务模式、进程间数据共享
常见的：FTP、SMTP、HTTP

Demo（略）

构建TCP客户端、服务端
客户端发送数据
服务器读取数据并打印

报文、协议、Mac地址

报文
- 报文段是指TCP/IP协议网络传输过程中，起着路由导航作用
- 用以查询各个网络路由网段、IP地址、交换协议等IP数据包
- 报文段充当整个TCP/IP协议数据包的导航路由功能
- 报文在传输过程中会不断地封装成分组、包、帧来传输
- 封装方式就是添加一些控制信息组成的首部，即报文头
传输协议
- 协议顾名思义，一种规定，约束
- 约定大于配置，在网络传输中依然适用；网络的传输流程是健壮的稳定的，得益于基础的协议构成
- 简单来说：A->B的传输数据，B能识别，反之B->A的传输数据A也能识别，这就是协议
Mac地址
- Media Access Control或者Medium Access Control
- 意译为媒体访问控制，或称为物理地址、硬件地址
- 用来定义网络设备的位置
- 形如：44-45-53-54-00-00；与身份证类似

IP，端口，远程服务器

互联网协议地址（英语：Internet Protocol Address，又译为网际协议地址），缩写为IP地址（英语：IPAddress)
是分配给网络上使用网际协议（英语：Internet Protocol，IP)的设备的数字标签
常见的IP地址分为IPV4与IPv6两大类
IP地址由32位二进制数组成，常以XXX.XXX.XXX.XXX形式表现，每组XXX代表小于或等于255的10进制数
如：208.80.152.2
分为A、B、C、D、E五大类，其中E类属于特殊保留地址
IPV4
- 总数量：4,294,967,296个（即232）：42亿个；最终于2011年2月3日用尽
- 如果主机号是全1，那么这个地址为直接广播地址
- IP地址“255.255.255.255"为受限广播地址
IPV6
- 总共有128位长，IPV6地址的表达形式，一般采用32个十六进制数。也可以想象为1632个
- 由两个逻辑部分组成：一个64位的网络前缀和一个64位的主机地址，主机地址通常根据物理地址自动生成，叫做EUI-64（或者64-位扩展唯一标识）
- 2001:0db8:85a3:0000:1319:8a2e:0370:7344
- IPv4转换为IPv6一定可行，IPv6转换为IPv4不一定可行
端口
- 如果把IP地址比作一间房子，端口就是出入这间房子的门或者窗户
- 在不同门窗户后有不同的人，房子中的用户与外界交流的出口
- 外界鸽子（信息）飞到不同窗户也就是给不同的人传递信息
- 0到1023号端口以及1024到49151号端口都是特殊端口
计算机之间依照互联网传输层TCP/IP协议的协议通信，不同的协议都对应不同的端口
49152到65535号端口属于“动态端口”范围，没有端口可以被正式地注册占用

图片描述

UDP
- 英语：User Datagram Protocol，缩写为UDP
- 一种用户数据报协议，又称用户数据报文协议
- 是一个简单的面向数据报的传输层协议，正式规范为RFC 768
- 用户数据协议、非连接协议
- 不可靠
  - 它一旦把应用程序发给网络层的数据发送出去，就不保留数据备份
  - UDP在IP数据报的头部仅仅加入了复用和数据校验（字段）
  - 发送端生产数据，接收端从网络中抓取数据
  - 结构简单、无校验、速度快、容易丢包、可广播
  - DNS、TFTP、SNMP
  - 视频、音频、普通数据（无关紧要数据）
UDP包最大长度
- 16位->2字节存储长度信息
- 2^16-1=64K-1=65536-1=65535
- 自身协议占用：32+32位=64位=8字节
- 65535-8=65507 byte

UDP Api

DatagramSocket
- 用于接收与发送UDP的类
- 负责发送某一个UDP包，或者接收UDP包
- 不同于TCP，UDP并没有合并到Socket APl中
- 没有服务器端和客户端
- DatagramSocket)创建简单实例，不指定端口与IP
- DatagramSocket(int port)创建监听固定端口的实例（接收数据的端口）
- DatagramSocket(int port,InetAddress localAddr)创建固定端口指定lP的实例（当计算机有多个IP地址存在时）
- receive(DatagramPacket d):接收
- send(DatagramPacket d):发送
- setSoTimeout(int timeout):设置超时，毫秒
- close() 关闭，释放资源
- DatagramPacket(bytel] bufint offset,int length,InetAddress address,int port)
  - 前面3个参数指定buf的使用区间
  - 后面2个参数指定目标机器地址与端口（仅仅在发送时有效）
- SocketAddress相当于InetAddress+Port
- setData(bytel[] bufint ofset,int length)
- setData(bytel[l buf)
- setLength(int length)
- getData()、getOffset()、getLength()
- setAddress(InetAddress iaddr)、setPort(int iport) 发送时有效，接收时set操作是由系统完成的
- getAddress()、getPort()
- setSocketAddress(SocketAddress address)
- getSocketAddress()

UDP单播、广播、多播

高频次广播有可能导致局域网或者某段网络的信息带宽被占满

图片描述

IP地址类别

图片描述

广播地址
- 255.255.255.255为受限广播地址
- C网广播地址一般为：XXX.XXX.XXX.255（192.168.1.255）
- D类IP地址为多播预留
ipv4的地址本来就是用32位来表示的,分成4个8位来书写, 所以ipv4和地址是可以和32位unsigned int
广播地址运算
- IP：192.168.124.7
- 子网掩码：255.255.255.0
- 网络地址：192.168.124.0
- 广播地址：192.168.124.255
- 例子二
- IP：192.168.124.7
- 子网掩码：255.255.255.192
- 网络地址：192.168.124.0
- 广播地址：192.168.124.63
- 255.255.255.192->11111111.11111111.11111111.11000000
- 可划分网段：2/2=4个
- 0~63、64~127、128~191、192~255
- 192.168.124.63

广播通信问题

主机一：192.168.124.7，子网掩码：255.255.255.192
主机二：192.168.124.100，子网掩码：255.255.255.192
主机一广播地址：192.168.124.63
主机二广播地址：192.168.124.127
因为两个主机的广播地址不同，所以互相收不到对方的消息

局域网搜索Demo（略）

UDP接收消息并回送功能实现
UDP局域网广播发送实现
UDP局域网回送消息实现

TCP（Transmission Control Protocol）

TCP是传输控制协议；是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，由IETF的RFC793定义
与UDP一样完成第四层传输层所指定的功能与职责
三次握手、四次挥手
具有校验机制、可靠、数据传输稳定
作用
- 聊天消息传输、推送
- 单人语音、视频聊天等
- 几乎UDP能做的都能做，但需要考虑复杂性、性能问题
- 限制：无法进行广播，多播等操作

TDP Api

socket（):创建一个Socket
bind)：绑定一个Socket到一个本地地址和端口上
connect（)：发起连接,连接到远程套接字
accept():接受一个新的连接，阻塞等待
write（)：把数据写入到Socket输出流
read（)：从Socket输入流读取数据