Android網(wǎng)絡(luò)知識(shí)

Android作為一個(gè)移動(dòng)端操作系統(tǒng)，是一定會(huì)涉及到網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的，會(huì)用不是我們的目標(biāo)，深入了解其中的原理才是能讓我們提升的根本。

1.關(guān)于網(wǎng)絡(luò)傳輸

首先，在互聯(lián)網(wǎng)中任何的數(shù)據(jù)傳輸都是基于協(xié)議傳輸?shù)?#xff0c;而傳輸?shù)膮f(xié)議有被分為七層，也有被分為四層，這兩種分層都是常見的分層，那讓我們來(lái)分別介紹一些互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)傳輸所需要涉及到的協(xié)議。

下方是一張總覽，對(duì)于七層協(xié)議中所包含的部分進(jìn)行詳細(xì)的解釋：

關(guān)于每層協(xié)議中所涉及到的東西，一會(huì)兒我們?cè)賮?lái)細(xì)細(xì)講解，我們先來(lái)看一下七層協(xié)議和四層協(xié)議的對(duì)應(yīng)關(guān)系：

我們通俗說(shuō)的七層模型，其實(shí)就是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織ISO為網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議指定的標(biāo)準(zhǔn)，也就是OSI七層網(wǎng)絡(luò)模型，但是這層協(xié)議，已經(jīng)被TCP/IP四層協(xié)議模型而淘汰，并沒(méi)有大規(guī)模使用，而大家更加認(rèn)可的就是TCP/IP四層概念模型，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)模型也是由多種協(xié)議組成的，其中最重要的協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)層的IP協(xié)議和傳輸層的TCP協(xié)議，于是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)模型的命名就使用這兩個(gè)協(xié)議來(lái)命名，用來(lái)突出這兩個(gè)協(xié)議的重要性。

在這里我們還是對(duì)OSI七層模型進(jìn)行拆解，來(lái)解釋每層模型所對(duì)應(yīng)的功能，因?yàn)檫@樣更能讓大家深入理解網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)脑怼Ｎ覀冎v解的時(shí)候，會(huì)進(jìn)行從底到頂?shù)闹v解，先從最底層的數(shù)據(jù)傳輸來(lái)分析，最后到頂層的應(yīng)用。

物理層

所謂物理層，就是電腦互相連接起來(lái)的物理手段，那物理手段有什么？那電腦連接起來(lái)的物理手段有：光纜、電纜、雙絞線、無(wú)線電波等，那物理層就是規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)的一些電氣特性，作用主要是負(fù)責(zé)傳送0和1的電信號(hào)。

鏈接層

那我們根據(jù)物理層可以讓兩個(gè)電腦互相傳遞0和1，只能用來(lái)控制開和關(guān)，而想要執(zhí)行更高級(jí)的操作，必須要對(duì)這些電信號(hào)進(jìn)行解讀，那如何解讀電信號(hào)呢？最早的時(shí)候，各大公司都有自己的解讀方式，漸漸地，一種叫做“以太網(wǎng)"的協(xié)議，占據(jù)了主導(dǎo)地位。

以太網(wǎng)規(guī)定，一組電信號(hào)構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)包，叫做“幀”，每一幀分為兩個(gè)部分：Head(標(biāo)頭)和Data(數(shù)據(jù))，也就是這樣：

其中，Head的長(zhǎng)度，固定是18個(gè)字節(jié)（每個(gè)字節(jié)有8位），包含了發(fā)送者、接受者、數(shù)據(jù)類型等等信息。

Data的長(zhǎng)度，最短是46字節(jié)，最長(zhǎng)是1518個(gè)字節(jié)，包含了數(shù)據(jù)包的具體內(nèi)容。如果數(shù)據(jù)過(guò)長(zhǎng)，那必須分割為多個(gè)幀進(jìn)行發(fā)送。

上面提到，Head包含了發(fā)送者和接受者，那是如何表示發(fā)送者和接受者的呢？

以太網(wǎng)規(guī)定，連入網(wǎng)絡(luò)的所有設(shè)備，都必須具有"網(wǎng)卡"接口，也就是我們現(xiàn)在所說(shuō)的Mac地址，而數(shù)據(jù)包的傳遞，需要是從一個(gè)Mac地址，發(fā)送到另一個(gè)Mac地址，每塊網(wǎng)卡出廠的時(shí)候，都有一個(gè)世界上獨(dú)一無(wú)二的Mac地址，長(zhǎng)度是48個(gè)二進(jìn)制，通常用12個(gè)16進(jìn)制來(lái)表示。

示例：

其中，前六位是廠商編號(hào)，后6位是廠商的網(wǎng)卡流水號(hào)。

網(wǎng)絡(luò)層

有了地址，僅僅是數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡谝徊?#xff0c;那如何傳輸數(shù)據(jù)呢？

以太網(wǎng)采用一種很原始的方法傳輸數(shù)據(jù)，它并不是把數(shù)據(jù)直接發(fā)送給接收方，而是發(fā)送給本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有的計(jì)算機(jī)，讓每臺(tái)計(jì)算機(jī)自己判斷是不是接收方，這種方式叫做：廣播。

這種方式有很大的弊端，如果只是依靠Mac地址發(fā)送數(shù)據(jù)，理論來(lái)說(shuō)，北京的網(wǎng)卡都能找到迪拜的網(wǎng)卡了。

但是，這是不可行的，因?yàn)檫@種廣播的方式不僅效率低，而且僅限于同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的電腦傳輸。因此，必須找到一個(gè)能夠區(qū)分哪些Mac地址屬于一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的方法，如果是一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)，就通過(guò)廣播發(fā)送，如果不是，就通過(guò)“路由“發(fā)送。（路由暫時(shí)不做講解）

僅僅依靠Mac地址，是無(wú)法做到這一點(diǎn)的，因?yàn)樗桓袭a(chǎn)的廠商有關(guān)系，而跟所處的網(wǎng)絡(luò)無(wú)關(guān)。

而規(guī)定網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議，叫做IP協(xié)議，這個(gè)協(xié)議所定義的地址，也就叫做IP地址。IP協(xié)議也正是網(wǎng)絡(luò)層的核心。

目前，使用最廣泛的是IPV4協(xié)議，也就是IP協(xié)議第4版。這個(gè)版本規(guī)定，網(wǎng)絡(luò)地址由32個(gè)2進(jìn)制組成，但是我們習(xí)慣使用4段十進(jìn)制來(lái)表示IP地址，從0,0,0,0到255,255,255,255。

IPV4協(xié)議分為兩部分，前一部分代表網(wǎng)絡(luò)，后一部分代表主機(jī)。但是一個(gè)IPV4的網(wǎng)絡(luò)部分是前8位，還是前24位，還是前32位，我們但看是看不出來(lái)的。

那如何判斷兩個(gè)IP是在同一子網(wǎng)絡(luò)呢？這時(shí)可以通過(guò)“子碼掩碼”來(lái)判斷。

“子碼掩碼”和IPV4的樣式一樣，假設(shè)IPV4地址是:"192.168.66.77"，如果網(wǎng)絡(luò)地址是192.168，主機(jī)地址是66.77，那么子碼掩碼就是“255,255,0,0"，而如果網(wǎng)絡(luò)地址是192.168.66，主機(jī)地址是77，那么子碼掩碼就是“255,255,255,0”。

如何判斷兩個(gè)IP地址是不是同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)就是使用兩個(gè)IP地址和兩個(gè)子碼掩碼進(jìn)行AND運(yùn)算，如果網(wǎng)絡(luò)部分一樣，主機(jī)部分都是0就表示是一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)。

和“以太網(wǎng)”傳輸用的幀一樣，IP數(shù)據(jù)包也分為Head和Data兩部分，其中Head主要包含版本、長(zhǎng)度、IP地址等信息，Data部分包含IP數(shù)據(jù)包的具體內(nèi)容，如下圖所示：

IP數(shù)據(jù)包Head部分長(zhǎng)度為20到60個(gè)字節(jié)，整個(gè)數(shù)據(jù)包總長(zhǎng)度最大字節(jié)是65535字節(jié)，所以一個(gè)IP數(shù)據(jù)包可能被打包為多個(gè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包發(fā)送。那如果IP數(shù)據(jù)包放入以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包就是下圖所示的樣式：

而我們這時(shí)知道，如果發(fā)送一個(gè)IP數(shù)據(jù)包，需要知道對(duì)方的IP和Mac地址，IP地址都是已知的，而我們可以通過(guò)ARP協(xié)議獲取要發(fā)送的地址的Mac地址。

ARP協(xié)議全稱是:Address Resolution Protocol，也就是地址解析協(xié)議。

ARP協(xié)議也是發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包（包含在以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包中），其中包含要查詢Mac地址的主機(jī)的IP地址，在對(duì)方Mac地址一欄，填寫“FF:FF:FF:FF:FF:FF”，表示這是一個(gè)"廣播"地址，這個(gè)IP地址所在子網(wǎng)絡(luò)中的每一臺(tái)主機(jī)都會(huì)收到這個(gè)數(shù)據(jù)包，從中取出IP地址，和自身的IP地址進(jìn)行比較，如果相同，則會(huì)發(fā)送自己的Mac地址，否則，自動(dòng)丟棄這個(gè)包。

傳輸層

我們?cè)撻_始傳輸層的內(nèi)容了，有了網(wǎng)絡(luò)層，我們已經(jīng)可以在互聯(lián)網(wǎng)上任意兩臺(tái)主機(jī)之間建立通信了。

但是，一臺(tái)主機(jī)可能同時(shí)和多臺(tái)主機(jī)交互，當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)包從互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)送過(guò)來(lái)的時(shí)候，你如何判斷它是哪臺(tái)主機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的內(nèi)容呢？

這時(shí)候我們就涉及到了“端口(port)"，它其實(shí)是每一個(gè)使用網(wǎng)卡的程序的編號(hào)，來(lái)自不同程序的數(shù)據(jù)包都能發(fā)送到主機(jī)的特定端口，這樣我們就能判斷哪個(gè)數(shù)據(jù)包是從哪個(gè)程序發(fā)送過(guò)來(lái)的了。

"端口"介于0—65535之間，其中0到1023的端口被系統(tǒng)占用，用戶只能使用大于1023的端口，一般你使用的網(wǎng)絡(luò)程序會(huì)默認(rèn)選擇一個(gè)空閑的端口和你的主機(jī)進(jìn)行通信。

而傳輸層其實(shí)就是建立與端口對(duì)端口的通信，而網(wǎng)絡(luò)層就是主機(jī)對(duì)主機(jī)的通信。

既然是根據(jù)端口發(fā)送數(shù)據(jù)，那我們就得在數(shù)據(jù)包中加入端口的信息，這就需要我們使用新的協(xié)議，也就是傳輸層協(xié)議。

最簡(jiǎn)單的傳輸層協(xié)議是UDP協(xié)議，它的格式基本就是在數(shù)據(jù)前面加上端口，也是由Head和Data組成的，其中Head部分定義了發(fā)出的端口和對(duì)方接收的端口，也長(zhǎng)這樣：

那把UDP數(shù)據(jù)包放到IP數(shù)據(jù)包中再放到以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包中就是以下的樣子：

UDP數(shù)據(jù)包Head部分共8個(gè)字節(jié)，Data部分最大為65535字節(jié)，正好可以放到一個(gè)IP包里。

而比UDP協(xié)議更加出名的是TCP協(xié)議，因?yàn)閁DP協(xié)議比較簡(jiǎn)單，但是缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)包發(fā)出后，不知道對(duì)方是否收到。為了提高網(wǎng)絡(luò)安全性，TCP協(xié)議出現(xiàn)了，它的缺點(diǎn)是過(guò)程復(fù)雜、實(shí)現(xiàn)困難、消耗資源較多。TCP協(xié)議對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)包和UDP結(jié)構(gòu)一樣，但是TCP數(shù)據(jù)包沒(méi)有長(zhǎng)度限制，理論可以無(wú)限長(zhǎng)，為了保證網(wǎng)絡(luò)的效率，通常TCP數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度不會(huì)超過(guò)IP數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度，以保證單個(gè)TCP數(shù)據(jù)包不必再分割。

在TCP四層模型中，將會(huì)話層、表示層、應(yīng)用層，統(tǒng)看成應(yīng)用層，因?yàn)檫@層主要就是一些高級(jí)協(xié)議，基于底下幾層進(jìn)行不同形式的數(shù)據(jù)傳遞。而這幾層的數(shù)據(jù)都會(huì)放到TCP/UDP協(xié)議包里，通常放完就成了這樣：

會(huì)話層

會(huì)話層對(duì)應(yīng)的協(xié)議主要是SSL（加密發(fā)送的數(shù)據(jù)）、SMTP（發(fā)送接收郵件）和DNS協(xié)議。

而DNS協(xié)議我們需要重點(diǎn)介紹一下：

假設(shè)我們?cè)L問(wèn)Baidu，我們并不知道它的IP地址，我們只是在地址欄輸入了www.baidu.com，就進(jìn)入了百度的主界面，而系統(tǒng)如何通過(guò)域名來(lái)找到網(wǎng)站的DNS地址呢？

DNS，全稱為Domain Name System，也就是域名系統(tǒng)，它會(huì)幫我們把網(wǎng)址轉(zhuǎn)換為IP地址，而具體方式是，發(fā)送這個(gè)域名到你設(shè)置的DNS服務(wù)器，現(xiàn)在各大公司都有自己的DNS服務(wù)器地址。

這時(shí)我們就知道了百度的IP地址是：180.149.132.151

表示層和應(yīng)用層我們?cè)诖讼炔蛔鼋榻B，后面使用中會(huì)慢慢用到。

聲明：本文大部分摘自阮一峰老師的博客，建議大家還是去看一下阮老師寫的，比較詳細(xì)，地址：http://www.ruanyifeng.com/blog/2012/05/internet_protocol_suite_part_i.html

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/Fill/p/8759398.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的网络协议入门（OSI七层和TCP/IC四层协议）的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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