应用层

我们之前编写完了基本的java socket, 要知道,我们之前所写的所有代码都在应用层中,都是为了完成某项业务,如翻译等.关于应用层,后面会有专门的讲解,在此处先讲一下基础知识.

举个例子:点餐软件

打开点餐软件,显示出主页.主页里就要显示出商家列表,而且这些商家都是附近的(打开软件的时候,就需要把你的位置告诉服务器).显示的商家列表中,也会包含一些信息:如商家名称,图片,商家的评分,商家的简介等.(交互过程中需要传输哪些信息,并不是程序员规定的,而是产品经理规定)

而这里的数据格式组织,就有了固定的套路,属于程序员的事情.

为了让程序员简单约定这里的协议格式,这里有几个供参考的方案.

xml,  json, protobuffer

这里就简单一下json,其它的如果有兴趣的话可以自行了解.

json是当今非常主流,非常常用的数据组织格式了,举个例子如下:

特性:可读性很好,扩展性也很好,通过key来对数据起到解释说明的作用.

对于xml来说解释说明是通过标签,需要有开始和结束两个标签,比较占用空间.相比之下json只使用一个key就能描述,占用的空间就比xml更少,更节省带宽了.

虽然json比xml是节省了带宽但是很明显,当前这里的带宽仍是有浪费的部分.

尤其是这种数组格式的json,这种情况下往往传输的数据字段都是相同的.使刚才这里的key名字被重复传输了.

传输层

负责数据能够从发送端到接收端.

这一层是系统内核实现好了的,提供socket的api供程序员使用.

再谈端口号

端口号(port)标识了一个主机上进行通信的不同的应用程序;

在TCP/IP协议中,用"源IP","源端口号","目的IP","目的端口号","协议号"这样一个五元组来表识一个通信.

端口号范围划分 

认识知名的端口号

有些服务器是非常常用的,为了使用方便,人们约定一些常用的服务器,都是用以下固定的端口号:

我们自己写一个程序使用端口号时,要避开这些知名端口号.

UDP协议

UDP协议端格式

我们知道,研究一个协议,主要就是研究报文格式,基于报文格式,了解这个协议其它各个属性.

UDP = 报头(重点) + 载荷(应用层数据包).

UDP报头中一共有4个字段,每个字段两个字节(一共八个字节),由于协议报头中使用两个字节表示端口号,端口号范围是: 0 ~ 65535. (这里的最大值是64kb),一旦数据超过64kb就会被截断. 

下面来讲解一下校验和:

校验和起到的效果,就是去尝试检查当前的数据是否存在问题.是否出现了比特翻转(网络中的校验和并非是简单的按照长度/数量作为校验标准的,一定是能让数据加入进去),就可以把错误的数据包丢掉.

简单讲一下校验的方法:

1.CRC算法完成校验(循环冗余校验):

 UDP数据报发送方,在发送之前,先计算一遍CRC,把算好的CRC值放到UDP数据报中.(设这个CRC值为value1).  接下来这个数据包通过网络传输到接收端.接收端收到这个数据之后,也会按照同样的算法,再算一遍CRC的值,得到的结果是value2.比较自己计算的value2和收到的value1是否一致.如果是一致的,就说明数据ok,如果不一致,传输过程中就发生了比特翻转了.

上述CRC算法中,如果只有一个bit位发生翻转,能够100%发现问题,但如果有两个/多个bit位发生翻转,有可能恰好校验和和之前一样.

虽然这种概率比较低,可以忽略不计,但是要想有更高的精确度,就需要其它算法了.

除了CRC,还有精度更高的md5/sha1算法.

其中md5就涉及到一系列更加复杂的数学公式了.

UDP特点

UDP传输过程类似于寄信.

面向数据报

应用层交给UDP多长的报文,UDP原样发送,既不会拆分,也不会合并;

用UDP传输100个字节的数据.

基于UDP的应用层协议

当然,也包括你写的UDP程序时自定义的应用层协议.