JavaEE & 协议 & 信息是如何在一个机器传到另一个机器的

1. 局域网

以机房为例，多个机器之间可以进行联机，这就相当于一个局域网

通过网线直接连接实现的联机也是局域网

通过交换机也能进行联机，这也是局域网

电脑越多，用网线直连就越复杂~

区别于集线器：集线器是将一条网线转变成多条网线，多条网线转变成一条网线，这是交换机原始的版本，有很大弊端，如信息同时汇集时会冲突！

这里的交换机也可以换成路由器：

不难看出，局域网顾名思义就是局部的区域可以进行联机。

一个学校的机房的机器必然无法联机到另一个学校的机房的机器

2. 广域网

现在的传奇被我们嘲笑，但是初期的传奇却席卷全国。那是因为，这个游戏在那个年代实现里不同地区的玩家进行多人联机！那个时候的网吧火爆了。

而实现的方式就是：广域网的网络组建 — 规模大

即通过一些交换机路由器搭建一个网络环境，这需要一些拥有强大的专业知识和技能的人：网管

不是网吧管理员，而是网络管理员！

如果你学习开发，一般也会接触到，可能也需要学习如何组网~

之后又进入了移动互联网阶段，无线联网~

手机…

3. IP与端口号（初识）

IP地址：标识一台主机的位置，即主机在互联网上的具体位置

本质上是一个4字节的32位整数

往往协程“点分十进制”的形式

如：192.168.137.1

四个部分，每个部分一个字节

命令行输入ipconfig：

端口号：标识主机上的哪个程序 ，区别一个主机上的应用程序

4. 协议

协议即约定

发送方发送的信息，有特定的格式，而接收方应如何解读这些信息呢，就是通过协议

发送方发出的信息不仅仅要包含“核心数据”，还要包含IP，端口号…等等很多信息，那么这些信息的组织格式是必要存在的！

网络的传输本质上是通过 网线/光纤/无线（电磁波） 以电信号/光信号来进行传输的

光信号也是要转化为电信号

不同频率来代表1与0

电信号就是高低电平（高低电压）表示的010101…

好的，现在我们知道怎么传输这些010101…了，那么我们要怎么处理这些信息呢？

我们需要约定好，“你传过来的信息是什么什么格式，我就以什么什么格式来理解”

这就是协议

4.1 协议分类分层

一个大的协议非常复杂，我们可以拆分为多个协议

那么就有一些协议功能类似，一些协议功能不同

分类

而对于不同功能的协议，就安排在不同信息处理的不同阶段

分层

而分层，也需要约定层级与层级之间的调用关系

要求不能跨层级调用

也就是说，一个小协议其实就只是大协议“这条流水线”的一个小工程罢了

而流水线的工程之间是不能越级的

上层调用下层

下层给上层提供支持

调用的时候，格式就会发生改变

信息传到下层，加工成下层协议格式

信息传到上层，解析下层协议格式为上层协议格式

例如来自历史课本的一张图：

一般也不会跨级管理，这样管理成本大

4.2 协议分层的好处

分层后，上层协议不需要了解下层协议的细节，下层协议不需要了解上层协议的细节

换协议后，只需要搞定层级间的信息加工/解析的细节就好

4.3 真实的网络协议分层，TCP/IP五层网络模型

重点：

应用层

传输层

网络层

数据链路层

物理层

（四层是因为没考虑物理层，软件方面看）

现在了解大概就好，后续深度学习！

4.3.1 应用层

关注数据要怎么用：

礼物拿来自己用还是送人

书本拿来看还是拿来盖泡面

…

4.3.2 传输层

不考虑中间的路径规划，只关注起点是什么，终点是什么

相当于买东西，发货地址与收货地址

我和卖家只关心起点终点，中间怎么传输就交给快递公司就好

4.3.3 网络层

主要负责两个遥远节点之间的路径规划

例如快递从汕头到北京有很多路线可以走

汕头 -> 深圳 -> 北京

汕头-> 福建 -> 杭州 -> 北京

汕头-> 深圳 -> 杭州 -> 无锡 -> 北京

…

在众多路径中找一个合适的路径，一般走几步后要重新规划一下

4.3.4 数据链路层

主要关注的是两个相邻节之间的传输

例如快递在两个相邻地址之间是怎么传输的

飞机，火车，卡车，电瓶…

网络上的相邻节点，就是通过网线/光纤/无线直接连接的设备

4.3.5 物理层

网络通信的基础设施，网线光纤网络接口

网络物件咋组织的约定

网络物件类别的约定

网络上的高速公路：数据的传输硬件上的规定

4.3.6 总结

跟程序员密切相关的是应用层和传输层！

网络编程重点！

4.4 网络分层后，数据的变化 — 封装 & 分用

发送方发送数据，数据从上到下，依次交给对应的协议，进行封装加工

接收方接受数据，数据从下到上，依次交给对应的协议，进行分用解析

在传输层和应用层之间，调用一些协议的API即可

调用下层协议（传输层）

那么就可以将上层协议格式（应用层协议格式）转化为传输层协议的格式

或者将传输层协议格式转化为上层协议格式（应用层协议格式）

4.4.1 图解

4.4.2 例子

简单粗糙的例子，实际上会更复杂细节

小马要通过QQ给远方的老马发一条信息，这条信息在图中发生了什么事情呢？

应用层到传输层：

小马发送给老马“吃饭了没？”，并且打包成应用层数据包

字符串拼接

应用层调用传输层（API）：封装成传输层数据报

与UDP为例：（报头 + 载荷的形式）

字符串拼接

为了区分不同字段，引入分隔符~

当然，现实中会更加复杂，如json，xml…

传输层到网络层：

以IP协议为例：

不是代码层面的了，后续会细节讲解！

网络层到数据链路层：

以 “以太网” 为例：

要把网络层数据包封装成以太网数据帧

mac地址：也叫做物理地址

主机在网络上的位置

mac ==> 描述数据链路层两个相邻节点

IP ==> 描述网络层的路径规划

传输的过程中，mac地址随之变化为对应的相邻节点~

理论上，每个网卡设备都会有一个自己唯一的mac地址，而IP地址不是

数据链路层到物理层

物理层将二进制数据转换为电信号/光信号…进行传输~

物理层到物理层

物理层之间就通过同一协议直接沟通的，直接解析

物理层到数据链路层

数据链路层调用物理层，将信号转换为二进制序列（以太网数据帧）

数据链路层到网络层

网络层调用数据链路层，将以太网数据帧转换为网络层数据包

去掉帧头帧尾

网络层到传输层

传输层调用网络层，将以网络层数据包转换为传输层数据包

去掉报头

传输层到应用层

应用层调用传输层API，将传输层数据包转换为应用层数据包

去掉报头

应用层数据处理

通过数据包格式（应用层协议内部使用）提取信息

应用层协议没有API，是程序员自己规定的数据格式

当然，一些公司内部使用的API也是会有的

以上去掉报头过程当然是会采取一些“动作”的

之后是什么协议，对应报头是有标识的

宏观看：

这也是交换机和路由器的特点：

交换机：二层转发

路由器：三层转发

有一些特殊交换机可以三层转发，特殊路由器可以二层转发

甚至有更深！

对于群聊，也是类似，我将信息在群聊里

信息（我的qq号，群成员的qq号）发给qq服务器

qq服务器通过这些信息查到对应的ip…，挨个发送给各个成员

（区别于私聊，它经过服务器后转发向多个对象罢了）