Java知识点整理 4 — 计算机网络

一. 计算机网络基础

1.网络分层模型

OSI七层模型：

OSI五层模型：应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。

TCP/IP四层模型：应用层、传输层、网络层、网络接口层。

2.为什么要分层

复杂的系统需要分层，因为每一层都需要专注于一类事情。网络分层的原因也是一样，每一层只专注于做一类事情。

• 各层之间相互独立：各层之间不需要关心其他层是如何实现的，只需要知道自己如何调用下层提供好的功能就可以了（可以简单理解为接口调用）。这个和开发时系统进行分层是一个道理。
• 提高了灵活性和可替换性：每一层都可以使用最适合的技术来实现，只需要保证你提供的功能以及暴露的接口的规则没有改变就行了。并且，每一层都可以根据需要进行修改或替换，而不会影响到整个网络的结构。这个和平时开发系统的时候要求的高内聚、低耦合的原则也是可以对应上的。
• 大问题化小：分层可以将复杂的网络问题分解为许多比较小的、界线比较清晰简单的小问题来处理和解决。这样使得复杂的计算机网络系统变得易于设计，实现和标准化。 平时开发的时候，一般会将系统功能分解，然后将复杂的问题分解为容易理解的更小的问题是相对应的，这些较小的问题具有更好的边界（目标和接口）定义。

3.TCP三次握手与四次挥手

建立连接——三次握手：

• 第一次握手 ：客户端发送SYN包（SEQ = x）到服务器，并进入SYN_SENT状态，等待服务器确认。SYN是同步序列编号。
• 第二次握手 ：服务器收到SYN包，会确认客户端的SYN（ACK = x+1），同时自己也发送一个SYN包（SEQ = y），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态。
• 第三次握手 ：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK（ACK = y+1），发送完后，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。ESTABLISHED状态表示连接建立成功，可以传输数据。

为什么要三次握手？

三次握手的目的是建立可靠的通信信道，双方都确认自己与对方的发送和接收都是正常的。

• 第一次握手：Client 什么都不能确认；Server 确认了对方发送正常，自己接收正常
• 第二次握手：Client 确认了：自己发送、接收正常，对方发送、接收正常；Server 确认了：对方发送正常，自己接收正常
• 第三次握手：Client 确认了：自己发送、接收正常，对方发送、接收正常；Server 确认了：自己发送、接收正常，对方发送、接收正常

第二次握手传回了ACK，为什么还要传回SYN？

服务端传回发送端所发送的 ACK 是为了告诉客户端：“我接收到的信息确实就是你所发送的信号了”，这表明从客户端到服务端的通信是正常的。回传 SYN 则是为了建立并确认从服务端到客户端的通信。

如果客户端第一次发送建立连接的SYN，服务端没有收到怎么办？

客户端迟迟收不到服务端的 SYN-ACK 报文（第二次握手），就会触发超时重传机制，重传 SYN 报文，而且重传的 SYN 报文的序列号都是一样的。

当客户端超时重传 3 次 SYN 报文后，由于 tcp_syn_retries 为 3(可设置)，已达到最大重传次数，于是再等待一段时间（时间为上一次超时时间的 2 倍），如果还没收到服务端的第二次握手，客户端就会断开连接。

断开连接——四次挥手：