【Java网络原理】 四

本文主要介绍了TCP/IP五层协议中的应用层常见的数组组织格式和传输层UDP协议。

一.应用层

1.网络通信数据的实质

网络上传输的数据，本质就是字符串（准确的说，是二进制的字符串）

Java中的各种对象，是无法直接传输的

>在发送的时候，就需要把对象转成二进制字符串   ---序列化

>收数据的时候，也需要把二进制字符串转回对象   ---反序列化

---

通信的要求：

客户端的请求以及服务器的响应，具体的数据组织格式，是非常灵活的，

程序员想怎样组织都可以，只需要保证客户端和服务器使用的相同的规格就行

应用层有很多现成的协议，但是有时候需要程序员自定义协议。

自定义协议：

1.明确好传递的信息有什么

2.约定好信息按照什么格式来组织

注意：自定义格式虽然可以任意，但是为了避免出现过于天马行空的设计，有一些大佬就搞出了一些 通用的协议格式，对我们的协议设计是有重要的指导作用的。

下面是介绍三种常见数据组织格式：

2.常见的数据格式

1.xml

以成对的标签，来表示键值对信息，同时标签支持嵌套，构成一些更复杂的树形结构数据。

请求：
 
<request>
	<userId>123</userId>         //键值对结构  userId： 123
	<password>111</password>     //           password：111
</request>
 
 
响应：
<response>
	<allSubjects>
 
		<subject>
			<name>math</name>
			<score>99</score>
		</subject>
		
		<subject>
			<name>chinese</name>
			<score>99</score>
		</subject>	
	
	</allSubjects>
</response>

和html区别：

html里的标签，有自己的标准

xml里的标签，就是程序员自定义的

优点：xml把结构化数据表示的非常清晰

缺点：表示数据需要引入大量的标签，看起来繁琐，同时会占用很多网络带宽

现状：xml用的越来越少了

2.json

当前最流行的组织格式

本质上也是键值对，但是比xml要干净很多

组织形式：

{}        表示键值对

[]        表示数组，数组中可以是数组，还可以是{}或者[]

请求：
{
	UserId:123,
	Password:11a
 
}
 
 
响应：
[
	{
	Name:math,
	Score:99
	}
	，
	{
	Name:chinese,
	Score:99
	}
]

现状：最主流使用的一种网络传输数据的格式，未来在实际开发中会经常使用json格式的数组

特性：json中可以把所有内容放在同一行，通常网络传输中，会把json进行压缩，同时把所有数据放到一行，整体占用的带宽就降低了。

3.protobuffer

谷歌提出的一套二进制的数据序列化方式

特性：使用二进制的方式，约定哪几个字节，表示哪个数据。最大程序的节省空间，不必传输key，根据位置和长度区分每个属性

优点：节省带宽，最大效率化

缺点：二进制数据，无法用肉眼观察，不方便调试；使用复杂；

适用场景：性能要求更高的场景（牺牲了开发效率，换来运行效率）

总结：

除了以上三种，业界还有很多其他的数组组织格式，比如Java标准库就提供了方式；还有其他的第三方库提供的方式更丰富

二.传输层

1.UDP用户数据报协议

UDP基本特点：无连接 不可靠传输  面向数据报 全双工

学习一个协议，要掌握协议的特性，还要理解协议报文格式。

1.1UDP数据报格式

UDP用户数据报报文格

报头各字段说明：

报头有四个字段，每个字段占2字节，2字节的数据范围是0 ~ 65535 。

>源/目的端口：范围是0 ~ 65535 

其中1-1024是知名端口，不建议使用。

>长度：指的是数据载荷的长度，最大65535，也就是64kb，这意味着一个UDP数据载荷最大只能65535这么长。

这在互联网发展之初，是比较大的；

放在现在，64KB已经非常小了，经常是不能够满足使用的；

但是现在由于种种原因，已经无法改变了。

应对方案：

1.在应用层代码中把报文拆分成多组，通过多个UDP数据报进行传输

2.使用tcp代替udp，tcp没有报文长度限制

>检验和

事实：网络传输数据过程中，收到外界干扰，就会出错；

由于本质上传输的是光信号/电信号/电磁波 （比如受太阳活动的影响,就会影响到正常的网络通信）

可能会导致比特翻转（ 0->1 / 1->0 )，所以就要将收到的数据和发来的数据进行对比。

UDP使用CRC校验算法（循环冗余校验和）

思想：累加结果保存到这个2字节的变量中，最终就得到了校验和。

接受方收到数据时候，按照同样的方式再算一遍校验和

数据相同    --> 校验和相同

校验和不同 --> 数据不同

但是校验和相同 不能推出 数据相同 （可能会出现巧合）