NIO实现聊天室之：一切都要从网络编程的基础开始聊起！

一、写在开头

大家好，Build哥回来啦！停更了大概2个月之久，之前有段时间去写小说去了，后来又因为公司活太多，牛马干的太投入，就拉下了博客的更新，国庆节期间，难得的闲下来，准备回归老本行啦。

大致的翻看了一下之前更新的内容，已经写到了Java的IO部分，作为网络传输的一大重点知识，IO至关重要，而为了更好的理解和使用IO，我们今天要延展的来聊一聊Java中的网络编程。其实，这句话说的不太严谨，网络编程并非Java独有，所有依赖Web端的程序语言，或者应用们都离不开网络编程。

二、网络编程的基础

ok，闲话少叙，咱们直入主题，来一起学习一下网络编程，在开始学习之前，我们应该了解一下我们日常生活中都离不开的互联网及周边产品（路由器，网址，手机，电脑）等。

2.1 计算机网络

电脑对于我们来说十分熟悉啦，在多台联网电脑之前，我们可以聊天，视频，邮件交流，也可以通过不同的媒介平台进行互通，所有在线的用户设备之间，像一张大网串联起来，互通有无，这就是计算机的网络！

如上图，是一张概括的网络拓扑简图，非常形象易懂的囊括了我们当下的互联网世界。其中，用户设备如手机，电脑这些用于访问网络资源，如看剧，刷新闻，而网络交换机则是让手机能上网的桥梁，用来连接局域网内的设备和路由器，而路由器呢，主要工作是实现不同网络之间的路由，可以联通互联网，而为了防止一些为经过授权的访问侵入设备，设备的网络中均设有一道防火墙，用于拦截未授权请求；而互联网呢，则是全球互通互相的一个信息资源网，服务器无需多谈，用于托管网络应用和数据的处理和存储站。

那么，看到这里我们有了这样一个疑问，全球不同国家和地区存在着不同的局域网，遵循着不同的网络协议，是怎么做到全球互通互联网的呢？伟大的先辈们早就考虑到这点啦，因此，最早制定规范的那帮人，就互联达成了全球性的协议规范，那就是TCP/IP协议，下面我们聊到协议时会说。

2.2 IP

对于IP来说，大家也很熟悉，我们在日常上网的过程中，所说的网址，其实主要就是这个IP（Internet Protocol），中文译作国际互联协议。它像一个身份证号一样，唯一的标识着网络中的一个接口，任何联入到互联网中的计算机都只要拥有一个IP地址。

目前IP分为IPv4和IPv6，因为v4版本采用32位地址，算起来越42亿个地址，目前已经用尽，所以推出了v6版本，采用128位地址，340万亿亿亿亿个地址，对，你没看错，2的128次方个地址就是这么多，这个数字是人类灭绝了都用不完的。

一个特殊的 IP 地址，称之为本机地址，它总是127.0.0.1

IPv4（如：101.302.88.22）

IPv6 (如：2001:0DA8:100A:0000:0000:1020:F2F3:1428)

我们通过ipconfig可以看到我们计算机的网络信息，我们的计算机除了本地的127.0.0.1之外，还有一个IP地址，如果多个网卡，还会有多个IP地址，那么不同计算机之前是如何通信的呢？

这里涉及“网络号”这个概念，网络号由IP和子网掩码计算得来，如果两个计算机之间的网络号相同，则说明两台计算机在同一个网络中，可以直接通信，如果不同，则不在同一个网络，需要通过路由器或者交换机进行间接通信，这就是网关。

2.3 域名

上面说网络上的地址多数指的是ip，很多人会奇怪，比如我们像登录百度时，输入的并非xxx.xxx.xxx.xxx格式的，而是www.baidu.com，而这段组合就是域名！我们通过域名解析服务器 DNS 负责把域名翻译成对应的 IP，客户端再根据 IP 地址访问服务器。

很明显，相比较一堆数字组合的IP地址来说，域名更容易被记住！我们通过nslookup命令，可以查看域名对应的ip地址。

当然，我们在上面说的本机ip地址 127.0.0.1 也有对应的本机域名：localhost

2.4 网络模型

对于多种设备公用互联网这件事，并非我们图1中几条线就可以搞定哒，其内部，底层设计十分复杂，为了能够在全球范围内达成一种公用的标准接口，很多组织都发布了
类似的标准规范，其中最著名，也是现在普遍认可的是--开放式系统互联通信参考模型（英语：Open System Interconnection Reference Model，缩写：OSI；简称为OSI模型）是一种概念模型，由国际标准化组织提出，一个试图使各种计算机在世界范围内互连为网络的标准框架。

OSI模型分为七层，自下而上为 物理层（Physical Layer）、数据链路层（Data Link Layer）、网络层（Network Layer）、传输层（Transport Layer）、会话层（Session Layer）、表达层（Presentation Layer）、应用层（Application Layer）。

但在我们在互联网实际使用的是 TCP/IP 模型，并不是对应到 OSI 的 7 层模型，而是大致对应 OSI 的 5 层模型，也有人说是四层模型，这个看自己，无所谓，主要是要理解这个流程。

2.5 常用协议

在上图OSI模型中，我们可以看到在应用层、传输层、网络层、数据链路层都对应着很多的网络协议，我们可以将之统称位TCP/IP协议簇，我们接下来就简要的介绍一下其中几个重要的协议：

1. IP协议（互联网协议）：一种分组交换的协议，不保证可靠传输，负责将数据包从源主机路由到目标主机，是网络层的一个协议；
2. TCP协议（传输控制协议）：TCP协议是建立在IP的基础上的，是传输层的协议。IP协议负责传输数据，而TCP协议可以在建立了安全连接的基础上，控制数据传输，保证可靠性，并且支持双向通信，像HTTP，HTTPS都是建立在TCP协议之上的。
3. UDP协议（数据报文协议）：与TCP协议一样，都是传输层的协议，不同的是它是无连接协议，不保证可靠传输。在通信前不需要建立连接，因此它的传输效率比 TCP 高，而且 UDP 协议比 TCP 协议要简单得多。选择 UDP 协议时，传输的数据通常是能容忍丢失的，例如，一些语音视频通信的应用会选择 UDP 协议。

三、总结

今天就说这么多啦，主要介绍一下网络编程相关的基础知识，在后续的博文中针对网络编程所需要的内容，在进一步的整理与细化。