网络协议分层Word文档下载推荐.docx
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也为以后制订实用协议或产品打下基础。
OSI模型共分七层：
从上至下依次是
图-1
应用层：
指网络操作系统和具体的应用程序，对应WWW服务器、FTP服务器等应用软件
表示层：
数据语法的转换、数据的传送等
会话层：
建立起两端之间的会话关系，并负责数据的传送
传输层：
负责错误的检查与修复，以确保传送的质量，是TCP工作的地方。
网络层：
数据链路层：
物理层：
对应网线、网卡、接口等物理设备（位）
1.1.2.TCP/IP协议栈
TransmissionControlProtocol/InternetProtocol的简写，中译名为传输控制协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议
由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。
TCP/IP定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。
协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。
通俗而言：
TCP负责发现传输的问题，一有问题就发出信号，要求重新传输，直到所有数据安全正确地传输到目的地。
而IP是给因特网的每一台电脑规定一个地址。
TCP/IP协议栈（按TCP/IP参考模型划分），TCP/IP分为4层，不同于OSI，他将OSI中的会话层、表示层规划到应用层：
应用层，传输层，IP网络层，网络接口层
1.2.IP层协议
1.2.1.IP协议简介
IP是英文InternetProtocol（网络之间互连的协议）的缩写，也就是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。
在因特网中，它是能使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则，规定了计算机在因特网上进行通信时应当遵守的规则。
任何厂家生产的计算机系统，只要遵守IP协议就可以与因特网互连互通。
1.2.2.路由器简介
路由器（Router）又称网关设备（Gateway）是用于连接多个逻辑上分开的网络，所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网。
当数据从一个子网传输到另一个子网时，可通过路由器的路由功能来完成。
因此，路由器具有判断网络地址和选择IP路径的功能，它能在多网络互连环境中，建立灵活的连接，路由器只接受源站或其他路由器的信息，属网络层的一种互联设备。
1.2.3.IP地址及其含义
互联网协议地址（InternetProtocolAddress，又译为网际协议地址），缩写为IP地址（IPAddress）。
IP地址是IP协议提供的一种统一的地址格式，它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址的差异
IP地址是一个32位的二进制数，通常被分割为4个“8位二进制数”（也就是4个字节）。
IP地址通常用“点分十进制”表示成（a.b.c.d）的形式，其中，a,b,c,d都是0~255之间的十进制整数。
例：
点分十进IP地址（100.4.5.6），实际上是32位二进制数（01100100.00000100.00000101.00000110）。
1.3.传输层协议
1.3.1.TCP协议简介
TCP（TransmissionControlProtocol）和UDP（UserDatagramProtocol）协议属于传输层协议。
其中TCP提供IP环境下的数据可靠传输，它提供的服务包括数据流传送、可靠性、有效流控、全双工操作和多路复用。
通过面向连接、端到端和可靠的数据包发送。
“面向连接”就是在正式通信前必须要与对方建立起连接。
比如你给别人打电话，必须等线路接通了、对方拿起话筒才能相互通话。
1.3.2.UDP协议简介
UDP是UserDatagramProtocol的简称，中文名是用户数据报协议，是OSI参考模型中一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。
是与TCP相对应的协议。
它是面向非连接的协议，它不与对方建立连接，而是直接就把数据包发送过去！
1.3.3.端口号的概念
一般是指TCP/IP协议中的端口，端口号的范围从0到65535，比如用于浏览网页服务的80端口，用于FTP服务的21端口等等。
一台拥有IP地址的主机可以提供许多服务，比如Web服务、FTP服务、SMTP服务等，这些服务通过1个IP地址来实现。
通过“IP地址+端口号”来区分不同的服务的。
不同的协议间端口不冲突。
比如我们可以同时使用UDP打开8088端口的与TCP的8088端口。
1.3.4.TCP协议与UDP协议的区别
TCP协议需要创建连接，而UDP协议则不需要。
TCP是可靠的传输协议，而UDP是不可靠的。
TCP适合传输大量的数据，而UDP适合传输少量数据。
TCP的速度慢，而UDP的速度快。
1.4.应用层协议
1.4.1.HTTP协议简介
HTTP协议（HyperTextTransferProtocol，超文本转移协议）是用于从WWW服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。
它可以使浏览器更加高效，使网络传输减少。
它不仅保证计算机正确快速地传输超文本文档，还确定传输文档中的哪一部分，以及哪部分内容首先显示（如文本先于图形）等。
HTTP是一个应用层协议，由请求和响应构成，是一个标准的客户端服务器模型。
HTTP是一个无状态的协议。
1.4.2.FTP协议简介
FTP是TCP/IP协议组中的协议之一，是英文FileTransferProtocol的缩写。
该协议是Internet文件传送的基础，它由一系列规格说明文档组成，目标是提高文件的共享性，提供非直接使用远程计算机，使存储介质对用户透明和可靠高效地传送数据。
1.4.3.SMTP协议简介
SMTP（SimpleMailTransferProtocol）即简单邮件传输协议，是一种提供可靠且有效电子邮件传输的协议。
SMTP是建立在FTP文件传输服务上的一种邮件服务，主要用于传输系统之间的邮件信息并提供与来信有关的通知。
2.TCP通信
2.1.Socket原理
2.1.1.Socket简介
socket通常称作“套接字”，用于描述IP地址和端口，是一个通信链的句柄。
在Internet上的主机一般运行了多个服务软件，同时提供几种服务。
每种服务都打开一个Socket，并绑定到一个端口上，不同的端口对应于不同的服务。
应用程序通常通过“套接字”向网络发出请求或者应答网络请求。
Socket和ServerSocket类库位于java.net包中。
ServerSocket用于服务端，Socket是建立网络连接时使用的。
在连接成功时，应用程序两端都会产生一个Socket实例，操作这个实例，完成所需的会话。
2.1.2.获取本地地址和端口号
.Socket为套接字类，其提供了很多方法，其中我们可以通过Socket获取本地的地址以及端口号。
1.
intgetLocalPort（）
该方法用于获取本地使用的端口号
InetAddressgetLocalAddress（）
该方法用于获取套接字绑定的本地地址
使用InetAddress获取本地的地址方法:
StringgetCanonicalHostName（）
获取此IP地址的完全限定域名。
StringgetHostAddress（）
返回IP地址字符串（以文本表现形式）。
代码如下:
publicvoidtestSocket（）throwsException{
2.
Socketsocket=newSocket（"
localhost"
8088）;
3.
InetAddressadd=socket.getLocalAddress（）;
//获取本地地址信息
4.
System.out.println（add.getCanonicalHostName（））;
5.
System.out.println（add.getHostAddress（））;
6.
System.out.println（socket.getLocalPort（））;
7.
}
2.1.3.获取远端地址和端口号
Socket也提供了获取远端的地址以及端口号的方法:
intgetPort（）
该方法用于获取远端使用的端口号。
InetAddress.getInetAddress（）
该方法用于获取套接字绑定的远端地址。
InetAddressinetAdd=socket.getInetAddress（）;
System.out.println（inetAdd.getCanonicalHostName（））;
System.out.println（inetAdd.getHostAddress（））;
System.out.println（socket.getPort（））;
2.1.4.获取网络输入流和网络输出流
通过Socket获取输入流与输出流,这两个方法是使用Socket通讯的关键方法。
封装了TCP协议的Socket是基于流进行通讯的，所以我们在创建了双方连接后，只需要获取相应的输入与输出流即可实现通讯。
InputStreamgetInputStream（）
该方法用于返回此套接字的输入流。
OutputStream.getOutputStream（）
该方法用于返回此套接字的输出流。
代码如下：
InputStreamin=socket.getInputStream（）;
OutputStreamout=socket.getOutputStream（）;
2.1.5.close方法
当使用Socket进行通讯完毕后，要关闭Socket以释放系统资源。
voidclose（）
当关闭了该套接字后也会同时关闭由此获取的输入流与输出流。
2.2.Socket通讯模型
2.2.1.Server端ServerSocket监听
.ServerSocket是运行于服务端应用程序中。
通常创建ServerSocket需要指定服务端口号，之后监听Socket的连接。
监听方法为:
Socketaccept（）
该方法是一个阻塞方法，直到一个客户端通过Socket连接后，accept会封装一个Socket，该Socket封装与表示该客户端的有关的信息。
通过这个Socket与该客户端进行通信。
…
//创建ServerSocket并申请服务端口8088
ServerSocketserver=newServerSocket（8088）;
/*方法会产生阻塞，直到某个Socket连接,并返回请求连接的Socket*/
Socketsocket=server.accept（）;
2.2.2.Client端Socket连接
通过上一节我们已经知道，当服务端ServerSocket调用accept方法阻塞等待客户端连接后，我们可以通过在客户端应用程序中创建Socket来向服务端发起连接。
需要注意的是，创建Socket的同时就发起连接，若连接异常会抛出异常。
我们通常创建Socket时会传入服务端的地址以及端口号。
//参数1：
服务端的IP地址，参数2:
服务端的服务端口
Socketsocket=newSocket（“localhost”,8088）;
2.2.3.C-S端通信模型
C-S的全称为（Client-Server）:
客户端-服务器端
客户端与服务端通信模型如下:
图-2
1.服务端创建ServerSocket
2.通过调用ServerSocket的accept方法监听客户端的连接
3.客户端创建Socket并指定服务端的地址以及端口来建立与服务端的连接
4.当服务端accept发现客户端连接后，获取对应该客户端的Socket
5.双方通过Socket分别获取对应的输入与输出流进行数据通讯
6.通讯结束后关闭连接。
/**
*
Server端应用程序
*/
publicclassServer{
publicstaticvoidmain（String[]args）{
ServerSocketserver=null;
try{
8.
//创建ServerSocket并申请服务端口为8088
9.
server=newServerSocket（8088）;
10.
11.
//侦听客户端的连接
12.
13.
14.
//客户端连接后，通过该Socket与客户端交互
15.
//获取输入流，用于读取客户端发送过来的消息
16.
17.
BufferedReaderreader
18.
=newBufferedReader（
19.
newInputStreamReader（
20.
in,"
UTF-8"
21.
）
22.
）;
23.
24.
//获取输出流，用于向该客户端发送消息
25.
26.
PrintWriterwriter
27.
=newPrintWriter（
28.
newOutputStreamWriter（
29.
out,"
30.
）,true
31.
32.
33.
//读取客户端发送的消息
34.
Stringmessage=reader.readLine（）;
35.
System.out.println（"
客户端说:
"
+message）;
36.
37.
//向客户端发送消息
38.
writer.println（"
你好客户端!
39.
}catch（Exceptione）{
40.
e.printStackTrace（）;
41.
}finally{
42.
if（server!
=null）{
43.
44.
server.close（）;
45.
}catch（IOExceptione）{
46.
}
47.
48.
49.
50.}
51.
52./**
53.*Client端应用程序
54.*/
55.publicclassClient{
56.
57.
Socketsocket=null;
58.
59.
socket=newSocket（"
60.
//获取输入流，用于读取来自服务端的消息
61.
62.
63.
64.
65.
66.
67.
68.
69.
//获取输出流，用于向服务端发送消息
70.
OutputStreamout
71.
=socket.getOutputStream（）;
72.
OutputStreamWriterosw
73.
=newOutputStreamWriter（out,"
74.
75.
=newPrintWriter（osw,true）;
76.
77.
//向服务端发送一个字符串
78.
你好服务器！
79.
80.
//读取来自客户端发送的消息
81.
82.
服务器说:
83.
84.
85.
86.
87.
if（socket!
88.
//关闭Socket
89.
socket.close（）;
90.
91.
92.
93.
94.
95.
96.}
2.2.4.Server端多线程模型
通过上一节我们已经知道了如何使用ServerSocket与Socket进行通讯了，但是这里存在着一个问题，就是只能“p2p”点对点。
一个服务端对一个客户端。
若我们想让一个服务端可以同时支持多个客户端应该怎么做呢？
这时我们需要分析之前的代码。
我们可以看到，当服务端的ServerSocket通过accept方法侦听到一个客户端Socket连接后，就获取该Socket并与该客户端通过流进行双方的通讯了，这里的问题在于，只有不断的调用accept方法，我们才能侦听到不同客户端的连接。
但是若我们循环侦听客户端的连接，又无暇顾及与连接上的客户端交互，这时我们需要做的事情就是并发。
我们可以创建一个线程类ClientHa
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