网络编程

概述

• 计算机网络：计算机网络是指将地理位置不同的具有独立功能的多态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。

  ​ 计算机网络是指两台或更多的计算机组成的网络，在一个网络中，任意两台计算机都可以直接通信，因为所有计算机都需要遵循同一种网络协议。

  ​ 那什么是互联网呢？互联网互联网是网络的网络（internet），即把很多计算机网络连接起来，形成一个全球统一的互联网。

  ​ 对某个特定的计算机网络来说，它可能使用网络协议ABC，而另一个计算机网络可能使用网络协议XYZ。如果计算机网络各自的通讯协议不统一，就没法把不同的网络连接起来形成互联网。因此，为了把计算机网络接入互联网，就必须使用TCP/IP协议。

  ​ TCP/IP协议泛指互联网协议，其中最重要的两个协议是TCP协议和IP协议。只有使用TCP/IP协议的计算机才能够联入互联网，使用其他网络协议（例如NetBIOS、AppleTalk协议等）是无法联入互联网的。

网络通信中的要素

• IP地址

  ​ 在互联网中，一个IP地址用于唯一标识一个网络接口（Network Interface）。一台联入互联网的计算机肯定有一个IP地址，但也可能有多个IP地址。

  ​ IP地址分为IPv4（4个字节组成）和IPv6（8个无符号整数）两种。IPv4采用32位地址，类似101.202.99.12，而IPv6采用128位地址，类似2001:0DA8:100A:0000:0000:1020:F2F3:1428。IPv4地址总共有232个（大约42亿），而IPv6地址则总共有2128个（大约340万亿亿亿亿），IPv4的地址目前已耗尽，而IPv6的地址是根本用不完的。

• 域名

  ​ 因为直接记忆IP地址非常困难，所以我们通常使用域名访问某个特定的服务。域名解析服务器DNS负责把域名翻译成对应的IP，客户端再根据IP地址访问服务器。

  有一个特殊的本机域名localhost，它对应的IP地址总是本机地址127.0.0.1

• 网络模型

  ​ 由于计算机网络从底层的传输到高层的软件设计十分复杂，要合理地设计计算机网络模型，必须采用分层模型，每一层负责处理自己的操作。OSI（Open System Interconnect）网络模型是ISO组织定义的一个计算机互联的标准模型，注意它只是一个定义，目的是为了简化网络各层的操作，提供标准接口便于实现和维护。这个模型从上到下依次是：

  • 应用层，提供应用程序之间的通信；
  • 表示层：处理数据格式，加解密等等；
  • 会话层：负责建立和维护会话；
  • 传输层：负责提供端到端的可靠传输；
  • 网络层：负责根据目标地址选择路由来传输数据；
  • 链路层和物理层负责把数据进行分片并且真正通过物理网络传输，例如，无线网、光纤等

  

• TCP协议和UDP协议

  • TCP是专门设计用于在因特网上提供可靠的端到端的字节流通信的协议。它是一种面向连接的协议。TCP连接是字节流而非报文流（如银行转账系统）。
  • UDP是向应用程序提供了一种发送封装的原始IP数据报的方法，并且发送时无需建立连接，是一种不可靠的连接（如语音、视频、游戏）。