【Java网络编程】计算机网络基础概念

就目前而言，多数网络编程的系列的文章都在围绕着计算机网络体系进行阐述，但其中太多理论概念，对于大部分开发者而言，用途甚微。因此，在本系列中则会以实际开发者的工作为核心，从Java程序员的角度出发，详细解读Java的网络编程核心内容。

一、计算机网络的“前世今生”与基础概念

先来看看维基百科对于 计算机网络 这个名词的解释：

计算机网络是指将位于不同地理位置，但具有独立功能的多台设备，通过通信设备和线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件、网络通信协议的协调管理下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。

简单来说，计算机网络就是用于满足不同机器之间通信、共享的一种系统。

其实一开始计算机网络是用于军事化目的的，因美国军方需要一种多节点的通信技术，确保在其一部分节点被摧毁后，也能够确保通信依旧正常，因此组建了一个部门ARPA并在1966年完成了ARPANET（阿帕网）项目，该项目也是最早的计算机网络之一。
当然，后续随着科技不断进步，各种网络相关的技术百家争鸣，出现了各式各样的网络技术，但同时也带来了很大的局限性，例如：不同的计算机网络之间并不能相互通信、不同操作系统之间无法通信、覆盖范围及其有限等。因此，ARPA需要一种技术将不同的计算机局域网互联，最终ARPA组织创建了一个新的项目被称为internetwork因特网，也被称为“互联网”。

在internetwork项目的研发过程中，1974年，Robert E. Kahn以及Vinton G. Cerf两位教授正式提出了新的传输协议：TCP/IP协议，用于满足不同计算机网络之间的互联通信，ARPA到1982年接受TCP/IP选定为Internet主要的计算机通信系统，作为因特网通信的“基石”。

1.1、计算机网络的组成

从组成上而言，计算机网络主要由主机、协议、传输介质以及软件四部分组成。

主机：可以是手机、电脑、服务器、电子手表等任意计算机硬件。
协议：各类定义归法的网络通信协议，如TCP/IP、IPX/SPX、AppleTalk等。
传输介质：传输数据的通道，可以是实体铜线、电缆、光纤，也可以是无形的电磁波空间介质。
软件：涵盖所有联网的应用，如QQ、微信、支付宝、淘宝、京东等各类软件。

1.2、计算机网络的功能组成

计算机网络体系主要提供的两个核心功能就在于：

资源共享：资源子网实现。
数据通信：通信子网实现。

资源子网以及通信子网也对应着OSI中的上三层和下三层。

不过如果学习过计算机网络课程的小伙伴应该都知道，其实计算机网络是一个复杂而庞大的系统，由软件、驱动、硬件、线路等多部门共同组成，但对于这些理论性内容不再阐述，有兴趣的可以自行了解。

1.3、网络分层与OSI七层模型的由来

计算机网络是个非常复杂的系统，由于最初各个计算机网络体系结构不同，导致双方网络之间无法互通，因此，20世纪90年代，ISO国际标准化推出了OSI模型打算制定计算机网络体系标准。

简单来说就类似于国内的普通话，因为不同省份的方言不同，导致不同地方的人交流起来并不方便，因此定义了“普通话”这一标准，所有人都遵循该标准进行交流沟通。

但由ISO组织制定的OSI网络七层模型结构并没有得到广泛应用，实际中应用最广泛的是TCP/IP体系结构。换句话说，OSI七层模型只是理论上官方制定的国际标准，而TCP/IP体系结构才是事实上的国际标准。

PS：国际标准化组织提出的OSI模型未得到广泛应用的原因：
①制定时太过理想化，未考虑实际的应用场景。
②拆分过于精细化，实现起来过于复杂，运行效率并不高。
③OSI体系的制定周期过长，导致按其标准生产的设备无法及时投入市场抢占份额。
④OSI体系因为分层过多，设计也不合理，有些相同的功能在多个层次重复出现。

但因为TCP/IP体系中的最后一层没有制定规范的标准，所以对于学习计算机网络完善体系时会缺失一部分，所以又提出了一种折中方案，也就是综合OSI以及TCP/IP两个体系的优缺点，提出了一种五层结构的原理体系，因此在接触计算机网络体系时，通常都会存在三种分层结构：