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Socket入门之前的知识点

2018.12.15 11:59 1797浏览
  • 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

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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
      图片描述
  • 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
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  • 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)
      • 图片描述
  • 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

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IP地址类别

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  • 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
      图片描述
  • 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
    图片描述

  • 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
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