通信原理的通信协议(通信主体通信设备通信协议)

网络是用物理链路将各个孤立的工作站或主机相连在一起，组成数据链路，从而达到资源共享和通信的目的。通信是人与人之间通过某种媒体进行的信息交流与传递。网络通信是通过网络将各个孤立的设备进行连接，通过信息交换实现人与人，人与计算机，计算机与计算机之间的通信。 网络通信中最重要的就是网络通信协议。当今网络协议有很多，局域网中最常用的有三个网络协议：MICROSOFT的NETBEUI、NOVELL的IPX/SPX和TCP/IP协议。应根据需要来选择合适的网络协议。通信协议是指双方实体完成通信或服务所必须遵循的规则和约定。协议定义了数据单元使用的格式，信息单元应该包含的信息与含义，连接方式，信息发送和接收的时序，从而确保网络中数据顺利地传送到确定的地方。 在计算机通信中，通信协议用于实现计算机与网络连接之间的标准，网络如果没有统一的通信协议，电脑之间的信息传递就无法识别。 通信协议是指通信各方事前约定的通信规则，可以简单地理解为各计算机之间进行相互会话所使用的共同语言。两台计算机在进行通信时，必须使用的通信协议。
计算机网络通信原理是在网络协议的规则下进行数据的传输

计算机通信的基本原理是将电信号转换为逻辑信号，其转换方式是将高低电平表示为二进制数中的1和0, 再通过不同的二进制序列来表示所有的信息。也就是将数据以二进制中的0和1的比特流的电的电压做为表示，产生的脉冲通过媒介（通讯设备）来传输数据，达到通信的功能，这个是osl的物理层，也就是通信的工作原理。OSI参考模型将整个协议垂直地分为7个层次 ：1、物理层 经物理媒体透明传送比特流；2、数据链路层在链路上无差错地传送帧 ；3、网络层 分组传送，路由选择和流量控制 ；4、传输层 端到端经网络透明地传送报文 ；5、会话层 会话管理与数据传输的同步；6、表示层 数据格式的转换；7、应用层 与用户应用进程的接口。扩展资料：计算机通信通常分为局域式、城域式和广域式三类。1）局域式计算机通信局域式是指在一局部的地域范围内（例如一个机关、学校、军营等）建立计算机通信。局域计算机通信覆盖地区的直径在数公里以内。2）城域式计算机通信城域式是指在一个城市范围内所建立的计算机通信。城域计算机通信覆盖地区的直径在十公里到数十公里。3）广域式计算机通信广域式是指在一个广泛的地域范围内所建立的计算机通信。通信范围可以超越城市和国家，以至于全球。广域计算机通信覆盖地区的直径一般在数十公里到数千公里乃至上万公里。在通常情况下，计算机通信都是由多台计算机通过通信线路连接成计算机通信网进行的，这样可共享网络资源，充分发挥计算机系统的效能。参考资料：百度百科-计算机通信

@[TOC]3.1.网络协议概念模型3.1.1.OSI 七层网络模型和TCP/IP 四层概念模型3.1.2.请求发起过程，在 tcp/ip 四层网络模型中所做的事情3.1.2.1.客户端如何找到目标服务3.1.3.接收端收到数据包以后的处理过程3.1.3.1.为什么有了 MAC 层还要走 IP 层呢？3.1.4.分层负载3.1.4.1.二层负载3.1.4.2.三层负载3.1.4.3.四层负载3.1.4.4.七层负载4.1.TCP/IP和UDP/IP简介4.2.TCP三次握手协议4.2.1.为啥还要进行第三次握手4.2.2.SYN 攻击4.3.TCP 四次挥手协议通俗易懂的话描述4.3.1.问题4.3.1.1.【问题 1】为什么连接的时候是三次握手，关闭的时候却是四次握手？4.3.1.2.【问题 2】为什么 TIME_WAIT 状态需要经过 2MSL(最大报文段生存时间)才能返回到 CLOSE状态？5.1.概念5.2.socket5.3.基于 TCP 协议实现通信5.3.1 样例1:客户端发起请求,服务端接收ServerSocketDemo.javaClientSocketDemo输出5.3.2 样例2:基于TCP实现双向对话通信功能上面的两个类,只是实现了单向的通信[即客户端到服务端的通信]我们在上面两个类的基础上进行改造;5.3.3 Socket通信模型5.3.4 TCP协议通信原理5.3.5.TCP 的滑动窗口协议5.3.5.1.发送窗口5.3.5.2.接收窗口5.3.5.3.滑动窗口演示参考https://media.pearsoncmg.com/aw/ecs_kurose_compnetwork_7/cw/content/interactiveanimations/selective-repeat-protocol/index.html6.1.阻塞是什么鬼?6.2.多线程解决阻塞问题6.2.1.多线程解决阻塞问题:方式1 一个客户端一个线程6.2.1.多线程解决阻塞问题:方式2 线程池6.3.阻塞IO模型6.4.非阻塞模型

1.网络协议在分布式中地位 分布式环境下重要的特点：任务分解和网络通信，其中网络协议在分布式环境中承担着不可缺少的部分，不管是系统与系统之间的通信，或者是中间件之间的通信都与网络协议有着密不可分的关系。2. 网络模型2.1.  OSI模型OSI七层模型分别是：应用层网络服务与最终用户的一个接口。协议有：HTTP FTP TFTP SMTP SNMP DNS TELNET HTTPS POP3 DHCP表示层数据的表示、安全、压缩。（在五层模型里面已经合并到了应用层）格式有，JPEG、ASCll、DECOIC、加密格式等会话层建立、管理、终止会话。（在五层模型里面已经合并到了应用层）对应主机进程，指本地主机与远程主机正在进行的会话传输层定义传输数据的协议端口号，以及流控和差错校验。协议有：TCP UDP，数据包一旦离开网卡即进入网络传输层网络层进行逻辑地址寻址，实现不同网络之间的路径选择。协议有：ICMP IGMP IP（IPV4 IPV6） ARP RARP数据链路层建立逻辑连接、进行硬件地址寻址、差错校验[2]  等功能。（由底层网络定义协议）将比特组合成字节进而组合成帧，用MAC地址访问介质，错误发现但不能纠正。物理层建立、维护、断开物理连接。（由底层网络定义协议）每一层为上层提供服务2.2.  TCP/IP模型TCP/IP协议参考模型把所有TCP/IP系列协议归类到四个抽象层中，每一个抽象层建立在低一层提供的服务上，并且为高一层提供服务。ICMP:控制报文协议IGMP:internet组管理协议ARP:地址解析协议RARP:反向地址转化协议3. TCP/IP协议3.1. 什么是TCP/IP协议TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）是一种可靠的网络数据传输控制协议。定义了主机如何连入因特网以及数据如何在他们之间传输的标准。3.2. TCP/IP应用场景TCP/IP是可靠的连接传输，可靠性要求比较高，但传输效率慢。常用的应用场景有：文件传输、重要状态的更新等3.3. TCP通信原理对于TCP通信来说，每个TCP Socket的内核中都有一个发送缓冲区和一个接收缓冲区，TCP的全双工的工作模式及TCP的滑动窗口就是依赖于这两个独立的Buffer和该Buffer的填充状态。接收缓冲区把数据缓存到内核，若应用进程一直没有调用Socket的read方法进行读取，那么该数据会一直被缓存在接收缓冲区内。不管进程是否读取Socket，对端发来的数据都会经过内核接收并缓存到Socket的内核接收缓冲区。Read所要做的工作，就是把内核接收缓冲区中的数据复制到应用层用户的Buffer里。进程调用Socket的send发送数据的时候，一般情况下是讲数据从应用层用户的Buffer里复制到Socket的内核发送缓冲区，然后send就会在上层返回。换句话说，send返回时，数据不一定会被发送到对端。通信时序图发送端：通信时序图接收端：注：buffer大小在JAVA默认程序里为81923.4. 三次握手三次握手（Three-Way Handshake）即建立TCP连接，就是指建立一个TCP连接时，需要客户端和服务端总共发送3个包以确认连接的建立。（1）第一次握手：Client将标志位SYN置为1，随机产生一个值seq=J，并将该数据包发送给Server，Client进入SYN_SENT状态，等待Server确认。（2）第二次握手：Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接，Server将标志位SYN和ACK都置为1，ack=J+1，随机产生一个值seq=K，并将该数据包发送给Client以确认连接请求，Server进入SYN_RCVD状态。（3）第三次握手：Client收到确认后，检查ack是否为J+1，ACK是否为1，如果正确则将标志位ACK置为1，ack=K+1，并将该数据包发送给Server，Server检查ack是否为K+1，ACK是否为1，如果正确则连接建立成功，Client和Server进入ESTABLISHED状态，完成三次握手，随后Client与Server之间可以开始传输数据了。SYN攻击：在三次握手过程中，Server发送SYN-ACK之后，收到Client的ACK之前的TCP连接称为半连接（half-open connect），此时Server处于SYN_RCVD状态，当收到ACK后，Server转入ESTABLISHED状态。SYN攻击就是Client在短时间内伪造大量不存在的IP地址，并向Server不断地发送SYN包，Server回复确认包，并等待Client的确认，由于源地址是不存在的，因此，Server需要不断重发直至超时，这些伪造的SYN包将产时间占用未连接队列，导致正常的SYN请求因为队列满而被丢弃，从而引起网络堵塞甚至系统瘫痪。SYN攻击时一种典型的DDOS攻击，检测SYN攻击的方式非常简单，即当Server上有大量半连接状态且源IP地址是随机的，则可以断定遭到SYN攻击了，使用如下命令可以让之现行：#netstat -nap | grep SYN_RECV3.5. 四次挥手所谓四次挥手（Four-Way Wavehand）即终止TCP连接，就是指断开一个TCP连接时，需要客户端和服务端总共发送4个包以确认连接的断开。由于TCP连接时全双工的，因此，每个方向都必须要单独进行关闭，这一原则是当一方完成数据发送任务后，发送一个FIN来终止这一方向的连接，收到一个FIN只是意味着这一方向上没有数据流动了，即不会再收到数据了，但是在这个TCP连接上仍然能够发送数据，直到这一方向也发送了FIN。首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方则执行被动关闭，上图描述的即是如此。（1）第一次挥手：Client发送一个FIN，用来关闭Client到Server的数据传送，Client进入FIN_WAIT_1状态。（2）第二次挥手：Server收到FIN后，发送一个ACK给Client，确认序号为收到序号+1（与SYN相同，一个FIN占用一个序号），Server进入CLOSE_WAIT状态。（3）第三次挥手：Server发送一个FIN，用来关闭Server到Client的数据传送，Server进入LAST_ACK状态。（4）第四次挥手：Client收到FIN后，Client进入TIME_WAIT状态，接着发送一个ACK给Server，确认序号为收到序号+1，Server进入CLOSED状态，完成四次挥手。注：单工 ：数据传输只支持数据在一个方向上传输。半双工 ：数据传输允许数据在两个方向上传输，但是在某一时刻，只允许在一个方向上传输，实际上有点像切换方向的单工通信。全双工 ：数据通信允许数据同时在两个方向上传输，因此全双工是两个单工通信方式的结合，它要求发送设备和接收设备都有独立的接收和发送能力。3.6. 滑动窗口发送方和接收方都会维护一个数据帧的序列，这个序列被称作窗口。发送方的窗口大小由接收方确认，目的是控制发送速度，以免接收方的缓存不够大导致溢出，同时控制流量也可以避免网络拥塞。明白了Socket读写数据的底层原理，我们就很容易理解“阻塞模式”：对于读取Socket数据的过程而言，如果接收缓冲区为空，则调用Socket的read方法的线程会阻塞，知道有数据进入接收缓冲区；而对于写数据到Socket中的线程来说，如果待发送的数据长度大于发送缓冲区空余长度，则会阻塞在write方法上，等待发送缓冲区的报文被发送到网络上，然后继续发送下一段数据，循环上述过程直到数据都被写入到发送缓冲区为止。从前面分析的过程来看，传统的Socket阻塞模式直接导致每个Socket都必须绑定一个线程来操作数据，参与通信的任意一方如果处理数据的速度较慢，会直接拖累到另一方，导致另一方的线程不得不浪费大量的时间在I/O等待上，所以这就是Socket阻塞模式的“缺陷”。但是这种模式在少量的TCP连接通信的情况下，双方都可以快速的传输数据，这个时候的性能是最高的。3.7. IO模型BIO模型同步阻塞式IO，服务器端与客户端三次握手简历连接后一个链路建立一个线程进行面向流的通信。这曾是jdk1.4前的唯一选择。在任何一端出现网络性能问题时都影响另一端，无法满足高并发高性能的需求。NIO模型同步非阻塞IO，以块的方式处理数据。采用多路复用Reactor模式。JDK1.4时引入。AIO模型异步非阻塞IO，基于unix事件驱动，不需要多路复用器对注册通道进行轮询，采用Proactor设计模式。JDK1.7时引入。4. UDP/IP协议4.1.  什么是UDP/IPUDP 是User Datagram Protocol的简称， 中文名是用户数据报协议，在网络中它与TCP协议一样用于处理数据包，是一种无连接的协议。在OSI模型中，在第四层——传输层，处于IP协议的上一层。UDP有不提供数据包分组、组装和不能对数据包进行排序的缺点，也就是说，当报文发送之后，是无法得知其是否安全完整到达的。UDP用来支持那些需要在计算机之间传输数据的网络应用。包括网络视频会议系统在内的众多的客户/服务器模式的网络应用都需要使用UDP协议。UDP协议从问世至今已经被使用了很多年，虽然其最初的光彩已经被一些类似协议所掩盖，但是即使是在今天UDP仍然不失为一项非常实用和可行的网络传输层协议。4.2.  应用场景实时通信、QQ、视频、流媒体等应用 5. 协议在分布式应用

网络协议(Protocol)是一种特殊的软件，是计算机网络实现其功能的最基本机制。网络协议的本质是规则，即各种硬件和软件必须遵循的共同守则。网络协议并不是一套单独的软件，它融合于其他所有的软件系统中，因此可以说，协议在网络中无所不在。网络协议遍及OSI通信模型的各个层次，从我们非常熟悉的TCP/IP、HTTP、FTP协议，到OSPF、IGP等协议，有上千种之多。对于普通用户而 言，不需要关心太多的底层通信协议，只需要了解其通信原理即可。在实际管理中，底层通信协议一般会自动工作，不需要人工干预。但是对于第三层以上的协议，就经常需要人工干预了，比如TCP/IP协议就需要人工配置它才能正常工作。局域网常用的三种通信协议分别是TCP/IP协议、NetBEUI协议和IPX/SPX协议。 TCP/IP协议毫无疑问是这三大协议中最重要的一个，作为互联网的基础协议，没有它就根本不可能上网，任何和互联网有关的操作都离不开TCP/IP协议。不过TCP/IP协议也是这三大协议中配置起来最麻烦的一个，单机上网还好，而通过局域网访问互联网的话，就要详细设置IP地址，网关，子网掩码，DNS服务器等参数。TCP/IP尽管是目前最流行的网络协议，但TCP/IP协议在局域网中的通信效率并不高，使用它在浏览“网上邻居”中的计算机时，经常会出现不能正常浏览的现象。此时安装NetBEUI协议就会解决这个问题。NetBEUI即NetBios Enhanced User Interface ，或NetBios增强用户接口。它是NetBIOS协议的增强版本，曾被许多操作系统采用，例如Windows for Workgroup、Win 9x系列、Windows NT等。NETBEUI协议在许多情形下很有用，是WINDOWS98之前的操作系统的缺省协议。NetBEUI协议是一种短小精悍、通信效率高的广播型协议，安装后不需要进行设置，特别适合于在“网络邻居”传送数据。所以建议除了TCP/IP协议之外，小型局域网的计算机也可以安上NetBEUI协议。另外还有一点要注意，如果一台只装了TCP/IP协议的WINDOWS98机器要想加入到WINNT域，也必须安装NetBEUI协议。 IPX/SPX协议本来就是Novell开发的专用于NetWare网络中的协议，但是现在也非常常用--大部分可以联机的游戏都支持IPX/SPX协议，比如星际争霸，反恐精英等等。虽然这些游戏通过TCP/IP协议也能联机，但显然还是通过IPX/SPX协议更省事，因为根本不需要任何设置。除此之外，IPX/SPX协议在局域网络中的用途似乎并不是很大，如果确定不在局域网中联机玩游戏，那么这个协议可有可无。
TCP/IP尽管是目前最流行的网络协议，但TCP/IP协议在局域网中的通信效率并不高，使用它在浏览“网上邻居”中的计算机时，经常会出现不能正常浏览的现象。此时安装NetBEUI协议就会解决这个问题。 IPX/SPX协议本来就是Novell开发的专用于NetWare网络中的协议，但是现在也非常常用--大部分可以联机的游戏都支持IPX/SPX协议，比如星际争霸，反恐精英等等。虽然这些游戏通过TCP/IP协议也能联机，但显然还是通过IPX/SPX协议更省事，因为根本不需要任何设置。除此之外，IPX/SPX协议在局域网络中的用途似乎并不是很大，如果确定不在局域网中联机玩游戏，那么这个协议可有可无。
TCP/IP是输入IP地址的