<JavaEE> 网络编程 -- 网络通信基础(协议和协议分层、数据封装和分用)

2023-12-14 23:41:03

目录

一、IP地址

1)IP地址的概念

2)IP地址的格式

二、端口号

1)端口号的概念

2)端口号的格式

3)什么是知名端口号?

三、协议

1)协议的概念

2)协议的作用

3)TCP/IP协议中的五元组概念

四、协议分层

1)什么是协议分层?

2)协议分层的作用

3)协议分层的两种模型

<1> OSI七层模型

<2> TCP/IP五层模型

4)协议分层应用的经典网络设备

五、封装和分用

1)封装和分用的概念


一、IP地址

1)IP地址的概念

IP地址描述了一个网络设备的网络地址,主要用于对设备的网络地址进行标识和定位。

2)IP地址的格式

IP地址是一个32位的二进制数,每8位二进制数(4个字节)后,用一个 ‘ . ’ 号分隔。这种表示方式被称为“点分十进制”。(如:192.168.1.1)

二、端口号

1)端口号的概念

端口号区分了一个主机上的不同应用程序,用于对主机中发送、接收数据的进程标识和定位。
不同的程序可以关联多个端口号,但是一个端口号只能被一个程序关联

2)端口号的格式

端口号是一个2字节的整数,表示范围在0~65535之间。

3)什么是知名端口号?

在0~65535范围中,0端口通常不使用,1~1023端口为系统预留端口,这些端口被分配给一些比较常见的服务器程序使用。一般在编程使用时,不应使用这些端口。

三、协议

1)协议的概念

网络通信有数据发送方和数据接收方,接收方如何识别发送方发送的数据,这就需要通信的双方有一个约定,这个约定就是协议。
协议即网络协议,是指网络通信过程的相关设备都必须共同遵守的一系列规则。这里的规则的具体体现,就是数据格式

2)协议的作用

计算机之间的传输媒介是光信号和电信号。通过“频率”和“强弱”来表示0和1。
协议是一个规则,规定了通信双方如何解读这些信号,只有遵守这个规则,不同设备之间才能正确解读对方的发送的数据。

3)TCP/IP协议中的五元组概念

TCP/IP协议是网络通信中最基本的协议。
在TCP/IP协议中,用五元组的概念来标识一个网络通信,五元组是一次通信过程中必不可少的信息
五元组包括了以下内容:
<1> 源IP标识源主机
<2> 源端口号标识源主机中该次通信发送数据的进程
<3> 目的IP标识目的主机
<4> 目的端口号标识目的主机中该次通信接收数据的进程
<5> 协议号标识发送进程和接收进程双方约定的数据格式

四、协议分层

1)什么是协议分层?

网络通信十分复杂,有许多问题需要通过协议进行解决。如果将这些协议全部杂糅在一起,则会十分混乱。因此,就将这些协议拆分分层,使得每个协议都在自己的领域,专注于处理自己的事务。

2)协议分层的作用

分层的好处是使用上层协议时,不必关心下层,使用下层协议时,不用关心上层,每一层协议专注于处理自己的事务即可,同时每一层协议都可以根据需要灵活替换
这类似于对上下层协议进行了封装,按照协议的定位和作用,进行分类,并且约定了不同层次之间的“调用关系”。

3)协议分层的两种模型

<1> OSI七层模型

OSI:即Open System Interconnection(开放系统互连)。是一种框架性的设计方法,最主要的功能是帮助不同类型的主机实现数据传输。
OSI七层模型复杂而不实用,没有实际的实现,只存在于教科书中。

图示演示模型分层:

<2> TCP/IP五层模型

TCP/IP是一组协议的代名词,它还包括了许多其他的协议,组成了TCP/IP协议簇。
TCP/IP通讯协议采用了五层层级结构,每一层都呼叫它的下一层协议提供的网络来完成自己的需求。
包括以下五层:
1> 应用层负责应用程序间的沟通。规范应用程序如何使用数据。
2> 传输层负责通信两端的数据传输。关注的是端与端。
3> 网络层负责地址管理和路由选择。关注的是端与端之间的路径。
4> 数据链路层负责设备之间数据帧的传送和识别。关注的是两个相邻节点之间的数据传输情况。
5> 物理层负责光电信号的传递方式。是用于网络通信的硬件设备。
实际上TCP/IP五层模型就是将OSI七层模型中的上三层结合在一起了

图示演示模型分层:

4)协议分层应用的经典网络设备

主机主机的操作系统内核实现了从传输层到物理层的内容,同时主机上的应用程序则是处于应用层,TCP/IP五层模型都在主机上有所实现。
路由器实现了从网络层到物理层,即TCP/IP模型的下三层。
交换机实现了从数据链接层到物理层,即TCP/IP模型的下二层。
集线器只实现了物理层。
随着网络设备技术的发展,现在的路由器和交换机的应用层级越来越高,出现了应用于三四层的交换机和四层的路由器等。

五、封装和分用

1)封装和分用的概念

不同层级的数据包称谓不同,在传输层的称为段(segment),在网络层称为数据报(datagram),在链路层称为帧(frame)。
应用层数据发送时,会从应用层到物理层,逐层处理数据。这里的处理指的是每层协议会在数据上增加数据首部(header),这称为封装(Encapsulation)。

首部信息包含首部长度,荷载(payload)长度,端口信息,上层协议等内容。

数据封装完成后发送,经过传输介质到达目的主机,再由每层协议逐层解析对应层级的首部,最后得到源主机应用层发送的数据,这称为分用。

图示演示封装和分用:


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文章来源:https://blog.csdn.net/zzy734437202/article/details/134998416
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