[Java EE] 网络原理 ---- UDP协议序列化 / 反序列化长短连接

Author：MTingle
major:人工智能

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文章目录

一. UDP 协议

1.UDP协议的特点

2. UDP 的结构

3. md5算法

二. 长短连接协程 IO多路复用序列化和反序列化

1.长短连接

2. 协程

3. IO 多路复用

4.序列化 / 反序列化

一. UDP 协议

1.UDP协议的特点

• ⽆连接: 知道对端的IP和端⼝号就直接进⾏传输,不需要建⽴连接

• 不可靠: 没有确认机制,没有重传机制;如果因为⽹络故障该段⽆法发到对⽅,UDP协议层也不会给应⽤层返回任何错误信息

• ⾯向数据报: 不能够灵活的控制读写数据的次数和数量

• 全双工: 允许数据在两个方向上同时传输

2. UDP 的结构

16位源端口号 + 16位目的端口号 + 16为数据报长度 + 16位 UDP 校验和 + UDP 载荷

UDP 报头共 16*4=64位即8个字节

此处 UDP 报头使用 2 个字节表示端口号,所以端口号的取值范围为 0~65535(此处的最大值为64KB),因此,一个UDP数据报的最大长度为64KB,无法更长了,一旦整个数据报长度超出64KB,此时就可能发生数据截断,因此,UDP载荷部分可以承担的最大长度约为64KB.

校验和 / 检验和: 数据在传输过程中可能会损坏,校验和可以验证传输过程中数据是否正确,网络数据传输本质上是光信号 / 电信号 / 电磁波,这些信号很容易受到干扰,如果外界加上一次磁场,就可能出现低电平变成了高电平的状况, 0 -> 1 , 1 -> 0 ,此时我们称这种状况为比特翻转,校验和的作用就是用来识别是否出现了比特翻转!!!

在 UDP 中,校验和使用比较简单的方式, CRC(循环冗余验证) 算法来完成校验.校验和的计算中,会拿着原始信息的一部分内容参与计算的,在传输数据前会进行计算一次,把算好的值放入 UDP 数据报中,传输完成后,会进行第二次计算,看一下两次得到的结果是否相等,但是校验和只能用来"证伪",有可能会出现虽然内容出错了,但是结果算出的校验和还是和之前一样,不过这种情况概率比较小,实践中可以忽略不计.

3. md5算法

除了CRC算法之外,还有一个业界常用的算法----md5算法,下面来介绍一下md5算法的特点:

1. 定长: 无论原始数据多长,算出来的md5的最终值都是固定长度,常见的版本有16位,32位,64位.

2. 分散: 计算 md5 的过程中,原始数据,只要变化一点点,算出来的 md5 值就会差异非常大,网络传输中,如果出现 bit 翻转, 意味着只是极少的 bit 翻转了即使就只是翻转 1 bit, 最终得到的 md5 都会差异非常大,这样的特性,也决定了 md5 也可以作为一个 字符串 hash 算法.

3.不可逆:给你一个源字符串,计算 md5 值,这个过程相对简单,但是给你一个算好的 md5 值,要将其还原成字符串,基本是无法完成的.原始字符串计算 md5 的过程损失了很多信息,直接还原是不行的.

很多网站都会让用户注册账号,输入的账号和密码如果保存在网站的数据库中,如果该网站被黑客入侵,用户的密码就泄露了,为了防止这种情况,各个网站都采取了密码加密的存储方式,数据库不再直接存储明文密码,即时网站服务器被黑客入侵,黑客也无法得知用户的原始密码是什么.

二. 长短连接协程 IO多路复用序列化和反序列化

1.长短连接

TCP发送数据时，需要先建⽴连接，什么时候关闭连接就决定是短连接还是⻓连接.

短连接：每次接收到数据并返回响应后，都关闭连接，即是短连接。也就是说，短连接只能⼀次收发数据。

⻓连接：不关闭连接，⼀直保持连接状态，双⽅不停的收发数据，即是⻓连接。也就是说，⻓连接可以多次收发数据。

对⽐以上⻓短连接，两者区别如下：

• 建⽴连接、关闭连接的耗时：短连接每次请求、响应都需要建⽴连接，关闭连接；⽽⻓连接只需要第⼀次建⽴连接，之后的请求、响应都可以直接传输。相对来说建⽴连接，关闭连接也是要耗时的，⻓连接效率更⾼。

• 主动发送请求不同：短连接⼀般是客⼾端主动向服务端发送请求；⽽⻓连接可以是客⼾端主动发送请求，也可以是服务端主动发。

• 两者的使⽤场景有不同：短连接适⽤于客⼾端请求频率不⾼的场景，如浏览⽹⻚等。⻓连接适⽤于客⼾端与服务端通信频繁的场景，如聊天室，实时游戏等。