Android开发需要了解的网络编程基础

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一、概述

网络通信需要通过协议来完成，目前所使用的网络通信协议主要由两种模型体现。

因特网模型【五层】

应用层 → 运输层 → 网络层 → 链路层 → 物理层

OSI/ISO模型【开放式系统互联 七层】

应用层 → 表示层 → 会话层 → 运输层 → 网络层 → 链路层 → 物理层

简化五层 → TCP/IP模型【最常见 四层】

应用层 → 运输层 → 网络层 → 网络接口层

二、五层模型概述（不考虑物理层）

应用层

HTTP协议存在这一层（除此之外还有TELNET、FTP、SNMP、TFTP、NTP几种模型），位于应用层要传递的信息称为报文。

传输层

TCP、UDP协议存在于这一层，这两种协议把应用层的报文封装成一个新的结构，叫做报文段，在两个程序之间传递。

网络层

IP协议存在于这一层，网络层把传输层的报文段封装成一个叫做数据报的数据结构，把这个数据结构从一台主机移动到另一台主机上。

链路层

在一层把网络层的数据报再次封装，叫做帧。这一层把帧从当前节点移动到下一个节点，如从主机传输到路由器。

三、应用层概述（HTTP协议）

应用层目前主要使用两种体系结构，C/S结构（客户端/服务端结构），P2P结构（对等体系结构）。

HTTP协议，存在于应用层，契合C/S结构。用于将数据封装成请求报文发送。

请求报文，主要四部分组成：请求行，请求头，空行，请求体。

响应报文由四个部分组成：状态行，响应头，空行，响应体。

状态行：包含了状态码（状态码自行查询含义）。

响应头：参考资料

响应体：服务器返回的文本信息。

四、传输层概述（UDP/TCP协议）

在网络通信的传输层，存在两种运输协议，UDP（用户数据报协议），TCP（传输控制协议）。两种协议都可以传递应用层中的请求报文。UDP与TCP的数据报结构参考：https://juejin.im/post/5a2614b8f265da432652af7d

UDP（用户数据报协议）特点

无连接的通讯协议

传输数据有大小限制，每个被传输的数据限定在64KB之内

是一个不可靠协议，不能保证数据传输的完整性与次序

传输速度快开销较小

支持一对一、一对多、多对一、多对多通信

TCP（传输控制协议）特点

面向连接的协议

只支持点对点的通信

传输的数据没有大小限制

是一个可靠的协议，可以保证数据传输的完整性与次序

耗时较多开销较大

TCP连接相关的报文相关缩写：SYN（同步标志synchronous）、ACK（确认标志Acknowledgement）、ACK序号（Acknowledgment Number）、SEQ（序列号Sequence Number）、FIN（结束标志final）

TCP建立连接的过程（三次握手）

第一次握手：客户端发送一个请求报文段，将报文段首部的一个标志位SYN设置为1，同时，客户端会把报文段的序列号SEQ设置为一个随机值x。这个时候，客户端进入到SYN_SEND状态，等待服务器确认。

第二次握手：服务器收到报文段，对齐进行确认。把这个收到的报文段的ACK序号设置为x + 1；同时，向客户端发送一个响应请求报文段，讲这个请求的SYN标志位设置为1，序列号SEQ设置为一个随机值y。然后服务器将上述信息整合成一个报文段，一并发送给客户端，此时服务器进入SYN_RECV状态。

第三次握手：客户端收到整合后的报文段，将这个报文段的ACK序号设置为y + 1，并将ACK报文段发送给服务器进行连接确认，服务器接收到这个报文段后，客户端与服务器都进入ESTABLISHED状态。建立连接以后，SYN被置为0，接下来就可以进行数据传输了。

TCP关闭连接的过程（四次挥手）

第一次挥手：客户端向服务器发送一个特殊的报文段，这个报文段的首部标志位FIN设置为1，这个时候客户端进入FIN_WAIT_1状态，表示客户端没有数据要发送给服务器了。

第二次挥手：服务端收到客户端发送的报文段后，向客户端发送了一个ACK报文段，客户端收到后进入FIN_WAIT_2状态，服务器告诉客户端，同意关闭请求。

第三次挥手：服务器再次向客户端发送一个FIN报文段，FIN标志未设置为1，请求关闭连接，同时服务器进入LAST_ACK状态；

第四次挥手：客户端收到这个FIN报文段后，向服务器发送AKC报文段，客户端此时进入TIME_WAIT状态。服务器收到这个ACK报文段后，就关闭连接。此时客户端等待2ms后没有收到回复，说明服务器已经关闭连接，那么客户端也关闭连接。