【JavaEE网络】网络编程及其应用概述

在面向字节流的情况下，会产生一些其他的问题：粘包问题，这里“粘”的是“应用层数据报”，通过TCP read/write的数据，都是TCP报文的载荷，也就是应用层数据。
发送方一次性是可以发送多个应用层数据报的，但是接受的时候，如何区分，从哪里到哪里是一个完整的应用层数据报？如果没设计好，接收方就很难区分，甚至产生bug！

那么如何避免粘包问题呢？归根结底就是一句话，明确两个包之间的边界。

在这里插入图片描述

此处正确的做法，是合理地设计应用层协议，这件事本身在传输层这边已经无解了，需要站在应用层的角度，来解决这个问题

1.应用层协议中，引入分隔符，区分包之间的边界。

比如\n

2.应用层协议中，引入"包长度”，也能区分包之闻的边界。

比如使用最开头固定的2个字节表示包的长度，0x0003aaa

粘包问题不仅仅是TCP才有的，只要是面向字节流的机制（文件）也有同样的问题，解决方案也都是一样。要么使用分隔符，要么使用长度

TCP异常情况

网络本身就会存在一些变数，导致TCP连接不能继续正常工作了。以下是出现那些情况时TCP如何处理使其正常

进程崩溃

进程就没了=>PCB没了=>文件描述符表也就被释放了=>相当于调用了socket.close()，socket在系统内核也是一个文件，也会被放到文件描述符表中=>崩溃的一方就会发出FIN，进一步触发四次挥手，此时连接就正常释放了。此时TCP的处理和进程正常退出没啥区别

主机关机（正常步骤的关机）

正常关机，就会先尝试干掉所有的进程（强制终止进程），就和上述所说的崩溃的处理是一样的。主机关机会有一定的时间，在这个时间内四次挥手可能是挥完的，如果没挥完也没事

主机掉电（拔电源，没有任何反应的机会）

电脑瞬间黑了，此时自然就没有任何可以操作的空间了。

在这里插入图片描述

此处就涉及到"心跳包”，B这边虽然是接收方，也会周期性的给对方发起一个不携带任何业务数据(载荷)TCP数据报

发起这个包的目的，就是为了触发ACK，就是确认一下A是否正常工作/确认网络是否畅通.

网线断开

相当于主机掉电的升级版。

此时A和B就无法通信了
A这边发生的情况，就是主机掉电的第一种情况
B这边发生的情况，就是主机掉电的第二种情况

以上 TCP 介绍的十个核心的特性

确认应答(可靠性)
超时重传(可靠性)
连接管理(可靠性)
滑动窗口(效率)
流量控制(可靠性)
拥塞控制(可靠性)
延时应答(效率)
捎带应答(效率)
面向字节流 => 粘包问题(编程注意事项目)
异常情况处理 => 心跳包(异常情况)

TCP/UDP对比

我们说了TCP是可靠连接，那么是不是TCP一定就优于UDP呢？TCP和UDP之间的优点和缺点，不能简单，绝对的进行比较

TCP用于可靠传输的情况，应用于文件传输，重要状态更新等场景；
UDP用于对高速传输和实时性要求较高的通信领域，例如，早期的QQ，视频传输等。另外UDP可以用于广播；

网络层重点协议

在复杂的网络环境中确定一个合适的路径。

IP协议

协议头格式如下：

在这里插入图片描述

4位版本号（version）：指定IP协议的版本，对于IPv4来说，就是4。现有的IP协议只有两个版本，IPV4，IPV6

4位头部长度（header length）：IP头部的长度是多少个32bit，也就是 length * 4 的字节数。4bit表示最大的数字是15，因此IP头部最大长度是60字节。

IP报头是可变长的

IP报头又是带有选项的

此处单位也是4个字节

8位服务类型（Type Of Service）：3位优先权字段（已经弃用），4位TOS字段，和1位保留字段（必须置为0）。4位TOS分别表示：最小延时，最大吞吐量，最高可靠性，最小成本。这四者相互冲突，只能选择一个。对于ssh/telnet这样的应用程序，最小延时比较重要；对于ftp这样的程序，最大吞吐量比较重要。

最小延时：传输一个数据报的时间尽量短
最大吞吐量：一定时间内传输的数据量尽量多

最高可靠性：在传输过程中最不容易触发丢包

最小成本：在传输过程中消耗的硬件资源最低

16位总长度（total length）：IP数据报整体占多少个字节。IP报头 + 载荷的长度

16位标识（id）：唯一的标识主机发送的报文。如果IP报文在数据链路层被分片了，那么每一个片里面的这个id都是相同的。

3位标志字段：第一位保留（保留的意思是现在不用，但是还没想好说不定以后要用到）。第二位置为1表示禁止分片，这时候如果报文长度超过MTU，IP模块就会丢弃报文。第三位表示"更多分片"，如果分片了的话，最后一个分片置为1，其他是0。类似于一个结束标记。

13位分片偏移（framegament offset）：是分片相对于原始IP报文开始处的偏移。其实就是在表示当前分片在原报文中处在哪个位置。实际偏移的字节数是这个值 * 8 得到的。因此，除了最后一个报文之外，其他报文的长度必须是8的整数倍（否则报文就不连续了）。

16位标识、3位标志字段、13位分片偏移：描述了整个 IP 数据报拆包组包的过程

8位生存时间（Time To Live，TTL）：数据报到达目的地的最大报文跳数。一般是64。每次经过一个路由，TTL -= 1，一直减到0还没到达，那么就丢弃了。这个字段主要是用来防止出现路由循环。

8位协议：表示上层（传输层）协议的类型。

16位头部校验和：使用CRC进行校验，来鉴别头部是否损坏。

32位源地址和32位目标地址：表示发送端和接收端。（数据部从哪来到哪去）

选项字段（不定长，最多40字节）：略。