53、网络编程基础：从原理到实践

网络编程基础：从原理到实践

1. 网络基础概述

现代分布式计算机系统广泛使用网络，理解网络通信是构建此类系统的关键，因为网络通信是所有基于网络服务的基础。通信双方（如今通常是计算机程序）通过协议进行交流，协议就像是双方约定的“语言”。网络通信主要分为面向连接和无连接两种类型，每种类型都有各自的协议。

1.1 网络分层模型

为了分离不同的功能，网络通信被划分为不同的协议层。ISO定义了七层模型，但在实践中过于复杂，而TCP/IP采用四层模型。数据在系统之间的传输方式多种多样，如通过以太网、串行链路等。应用程序代码实现的是进程或应用层，负责在可能运行于不同计算机上的两个进程之间交换消息。该层将消息传递给主机到主机或传输层，传输层负责消息的端到端通信。传输层将较长的消息拆分为段，传递给网络或互联网层，该层负责将段（拆分为数据报）路由到目标系统。最后，链路或子网层负责在源系统和目标系统之间传递数据报。

1.2 数据传输流程

发送数据时，应用程序将数据块传递给传输层，传输层再将数据以段大小的块传递给网络层。网络层根据本地网络结构确定使用哪个链路进行首次传输，并确定将段拆分为数据报的大小。通过适当的驱动程序，网络层将数据报作为数据包通过选定的链路传输。每个中间系统会从链路层数据包中解包网络层数据报，并将其封装在新的链路层协议中路由到下一个系统。最终，每个数据报到达其最终目的地，网络层将其传递给传输层，传输层重新组装段并将最终消息传递给目标应用程序进程。

2. 网络原理

2.1 面向连接的协议

面向连接的协议类似于打电话。你请求与特定的网络端点建立连接（相当于拨打某人的电话号码）