网络通信框架 java 通信网络基本框架

一、 网络相关基础概念

     1、网络的功能。   数据通信、资源共享、负载均衡、高可用性。

     2、网络的分类。 局域网、城域网、广域网。

     3、网络的拓扑结构。   总线型结构、树型结构、星型结构、网状结构、环形结构。

           总线型结构、树型：  优点：扩充性比较好，可靠性高，廉价，安装方便。 缺点： 负载重的时候，线路利用率较低。

            星型：  优点：维护方便，网络延迟低时间短。  缺点：中心单元负载比较重。

            环型：  优点：http://58.33.101.78:9001/  缺点：扩充性比较差，传输效率低，响应慢。

            网状：  优点：可靠性高，资源共享方便，响应速度快。  缺点：硬件成本高，管理复杂。

 

二、 OSI模型

     OSI/RM   7层  ：  物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

     国际标准化组织1979年推出。 

       

      1-3 (物理层、数据链路层、网络层) 通信子网。

      4 (传输层) 

      5-7(会话层、表示层、应用层)  资源子网。

物理层的所有协议就是人为规定了不同种类传输设备、传输媒介如何将数字信号从一端传送到另一端，而不管传送的是什么数据。(是一种规范，Byte)(中继器-集线器-猫)

            2、数据链路层。数据链路层在物理层已能将信号发送到通信链路中的基础上，负责建立一条可靠的数据传输通道，完成相邻结点之间有效地传送数据的任务。(帧)(网桥-二层交换机)

网络层用于从发送端向接收端传送分组，负责确保信息到达预定的目标。(传输数据包)(路由器-三层交换机)

            4、传输层。传输层实现发送端和接收端的端口到端口的数据分组传送，负责保证实现数据报无差错、按顺序、无丢失和无冗余地传输。(网关-多层交换机(4-7))

            5、会话层。会话层主要负责管理远程用户或进程间的通信。

            6、表示层。表示层以下的各层只关心从源地到目的地可靠地传输数据，而表示层则关心的是所传送信息的语义与语法。

            7、应用层。会话层主要负责管理远程用户或进程间的通信。应用层就是直接提供服务给使用者的应用软件的层，如电子邮件、在线交谈程序都属于应用层的范畴。

 

层的名称	主要功能	详细说明
应用层	处理网络应用	直接为端用户服务，提供各类应用过程的接口和用户接口。例如 HTTP、Telnet、FTP、SMTP、NFS 等
表示层	数据表示	使应用层可以根据其服务解释数据的含义。通常包括数据编码的约 定、本地句法的转换。例如JPEG、ASCII、GIF、DES、MPEG等
会话层	互连主机通信	负责管理远程用户或进程间的通信，通常包括通信控制、检查点设置、 重建中断的传输链路、名字查找和安全验证服务。例如RPC、SQL等
传输层	端到端连接	实现发送端和接收端的端到端的数据分组传送，负责保证实现数据包 无差错、按顺序、无丢失和无冗余的传输。其服务访问点为端口。代 表性协议有TCP、UDP、SPX等
网络层	分组传输和路由选择	通过网络连接交换传输层实体发出的数据，解决路由选择、网络拥塞、 异构网络互联的问题。服务访问点为逻辑地址（网络地址）。代表性 协议有IP、IPX等
数据链路层	传送以帧为单位的信息	建立、维持和释放网络实体之间的数据链路，把流量控制和差错控制 合并在一起。为MAC （媒介访问层）和LLC （逻辑链路层）两个子 层。服务访问点为物理地址（MAC地址）。代表性协议有IEEE 802.3/.2, HDLC、PPP、ATM 等
物理层	二进制位传输	通过一系列协议定义了通信设备的机械的、电气的、功能的、规程的 特征。代表性协议有RS232、V.35、RJ-45、FDDI等。

三、TCP/IP协议族

 

   1、TCP/IP 分层模型

 

网络层协议：  

1. IP （InternetProtocol,网际协议）所提供的服务通常被认为是无连接的和不可靠的，因此把差错检测和流量控制之类的服务授权给了其他的各层协议，这正是TCP/IP能够高效率工作的一个重要保证。网际层的功能主要由IP来提供。除了提供端到端的分组分发功能外，IP还提供了很多扩充功能。例如，为了克服数据链路层对帧大小的限制，网络层提供了数据分块和重组功能，这使得很大的IP数据报能以较小的分组在网上传输。网际层的另一个重要服务是在互相独立的局域网上建立互联网络，即网际网。网间的报文来往根据它的目的IP地址通过路由器传到另一网络。IPV4：  4个字节，每个字节对应一个十进制数，四个字节分成四段，分别用.号隔开。
2. ARP （Address Resolution Protocol,地址解析协议）：将IP地址转为MAC地址。   用于动态地完成IP地址向物理地址的转换。物理地址通常是指主机的网卡地址（MAC地址），每一网卡都有唯一的地址。
3. RARP （Reverse address resolution protocol,反向地址解析协议）：将MAC地址转为IP地址。  用于动态完成物理地址向IP地址的转换。
4. ICMP （Internet Control Message Protocol,网际控制报文协议）：(通知网络错误、网络拥塞、协助解决、通告超时)是一个专门用于发送差错报文的协议，由于IP协议是一种尽力传送的通信协议，即传送的数据可能丢失、重复、延迟或乱序传递，所以IP协议需要一种避免差错并在发生差错时报告的机制。
5. IGMP （Internet Group Management Protocol,网际组管理协议）允许 Internet 主机参加多播，也是IP主机用作向相邻多目路由器报告多目组成员的协议。多目路由器是支持组播的路由器，向本地网络发送IGMP查询。主机通过发送IGMP报告来应答查询。组播路由器负责将组播包转发到所有网络中的组播成员。
6. EGP  路由协议

传输层协议： 

1. TCP （Transport Contrl Portocol,传输控制协议）是整个TCP/IP协议族中最重要的协议之一，它在IP协议提供的不可靠数据服务的基础上，采用了重发技术，为应用程序提供了一个可靠的、面向连接的、全双工的数据传输服务。TCP协议一般用于传输数据量比较少，且对可靠性要求高的场合。
2. UDP （User Datagram Protocol,用户数据报协议）是一种不可靠的、无连接的协议，可以保证应用程序进程间的通信，与同样处在传输层的面向的TCP相比较，UDP是一种无连接的协议，它的错误检测功能要弱得多。可以这样说，TCP有助于提供可靠性，而UDP则有助于提高传输的高速率性。UDP协议一般用于传输数据量大，可靠性要求不是很高，但要求速度快的场合。

应用层协议： 

1. HTTP （Hypertext Transfer Protocol,超文本传输协议）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等。
2. FTP （File Transport Protocol,文件传输协议）是网络上两台计算机传送文件的协议，是通过Internet把文件从客户机复制到服务器上的一种途径。
3. SMTP （Simple Mail Transfer Protocol,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是建模在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来信有关的通知。
4. Telnet （远程登录协议）是登录和仿真程序，它的基本功能是允许用户登录进入远程主机系统。以前，Telnet是一个将所有用户输入送到远方主机进行处理的简单终端程序。它的一些较新的版本在本地执行更多的处理，于是可以提供更好的响应，并且减少了通过链路发送到远程主机的信息数量。
5. DHCP （Dynamic Host Configuration Protocol,动态主机配置协议）分为两个部分，一个是服务器端，而另一个是客户端。所有的IP网络设定数据都由DHCP服务器集中管理，并负责处理客户端的DHCP要求；而客户端则会使用从服务器分配下来的IP环境数据。DHCP透过“租约”的概念，有效且动态地分配客户端的TCP/IP设定。DHCP分配的IP地址可以分为3种方式，分别是固定分配、动态分配和自动分配。
6. DNS （Domain Name System,域名系统）用于命名组织到域层次结构中的计算机和网络服务。在Internet上域名与IP地址之间是一一对应的，域名虽然便于人们记忆，但机器之间只能互相认识IP地址，它们之间的转换工作称为域名解析，域名解析需要由专门的域名解析服务器来完成，DNS就是进行域名解析的服务器。DNS通过用户友好的名称查找计算机和服务。当用户在应用程序中输入DNS名称时，DNS服务可以将此名称解析为与之相关的其他信息，如IP地址。
7. SNMP （Simple Network Management Protocol,简单网络管理协议）是为了解决Internet上的路由器管理问题而提出的，它可以在IP、IPX、AppleTalk、0SI及其他用到的传输协议上被使用。SNMP事实上指一系列网络管理规范的集合，包括协议本身、数据结构的定义和一些相关概念。目前SNMP已成为网络管理领域中事实上的工业标准，并被广泛支持和应用，大多数网络管理系统和平台都是基于SNMP的。

公共服务保留端口：  从0到1023。

 20是FTP默认端口；21是FTP默认控制端口；SMTP的默认端口是25；80端口HTTP通讯端口。

注册端口：  1024 到 49151 

动态或者私有端口， 从49152 到 65535 。

 

四、IP地址的划分及子网划分

IP地址是一个4字节（共32bit）的数字，被分为4段，每段8位，段与段之间用句点分隔。为了便于表达和识别，IP地址以十进制形式表示（例如212.152.200.12）,每段所能表示的十进制数最大不超过255oIP地址由两部分组成，即网络号和主机号。

IP地址分为五类：　Ａ类\Ｂ类\Ｃ类\Ｄ类\Ｅ类

A类

最高位为0  则为A类地址。  2-7 为网络号，8-31 为主机号， 2的24次方-2(全0和全1的主机)台主机。   16 777 216-2 ， 一千六百七十万。

B类   最高位为1，第二位为0，   2的16次方减2 台。    65534 台。

C类，前三位为110，  21位的网络号，主机号为8位，  2的8次方减2 台。   254台。 

D类，为1110，后面为组播地址

E类，为11110，暂时不用。

 

子网掩码及子网划分。

      子网掩码的长度与形式都与IP地址一致。子网掩码的提出是为了区分IP地址中的网络号和主机号。 

    1、有ip地址：  202.197.119.110  若掩码为255.255.255.0  。 则可以计算得到网络号和主机号。  

           把ip地址化为2进制，把子网掩码化为2进制，进行与运算。 

 

五、常见网络应用

1、传输介质

传输介质	类型	距离	速度	特点
同轴电缆	细缆RG58	185m	10Mbps	安装容易，成本低，抗干扰性较强
	粗缆RG11	500m	10M	安装较难，成本低，抗干扰性强
	粗缆RG-59	>10km	100 〜150Mbps	传输模拟信号（CATV），也叫宽带同轴电缆， 常使用FDM （频分多路复用） 。
屏蔽双绞线（STP）	3类/5 类	100m	16/100Mbps	相对UTP笨重，令牌环网常用，现在7类布线 系统又开始使用
无屏蔽双绞线（UTP）	3/4/5/超 5/6 类	100m	16/20/100/ 155/200Mbps	价格便宜，安装容易，适用于结构化综合布线， 得到了广泛应用，随着网卡技术的发展，在短距 离内甚至可以达到lGbps
光纤	多模	2km	100 〜1 OOOMbps	电磁干扰小，数据速度高，误码率小，低延迟
	单模	2 〜10km	1 〜lOGbps	与多模光纤比，特点是：高速度、长距离、高成 本、细芯线，常使用WDM （波分复用）提高带 宽

传输标准。

* 名 称	传输介质	最大段长度	每段结点数	优 点
10Base5	粗同轴电缆	500m	100	早期电缆，废弃
10Base2	细同轴电缆	185m	30	不需集线器
10Base-T	非屏蔽双绞线	100m	1024	最便宜的系统
10Base-F	光纤	2000m	1024	适合于楼间使用
100Base-T4	非屏蔽双绞线	100m		3类线，4对
lOOBase-TX	非屏蔽双绞线.	100m		5类线，全双工
lOOBase-FX	光纤	2000m		全双工、长距离
lOOOBase-SX	光纤	550m		多模光纤 i
lOOOBase-LX	光纤	5000m		单模或多模光纤
lOOOBase-CX	屏蔽双绞线	25m		2 对 STP
lOOOBase-T	非屏蔽双绞线	100m		5类线，4对

 

直通线和交叉线的做法。     

直通线(平行线)：  橙白橙、绿白蓝、蓝白绿、综白综。 

交叉线：  绿白绿、橙白蓝、蓝白橙、棕白综。     

12345678

36145278 

把什么线换了。  把3 和1 互换，6和2 互换。 

 

2、常见的网络应用

    www----万维网。 

    e-Mail---电子邮件。     SMTP 25  、POP3  110、 IMAP  143

    DNS--域名解析服务。  工作在53端口。       左右边是主域名，最左边是主机名，中间是子域名。     主机名.子域名.顶级域名

       .cn   .gov  .com .edu   

    FTP文件传输协议，  20为数据端口  21位控制端口  域名，为anonymous。