计算机网络——应用层协议(1)

在这篇文章初识网络中，我介绍了关于计算机网络的相关知识，以及在这两篇文章中Socket编程和Socket编程——tcp，介绍了使用套接字在两种协议下的网络间通信方式。本篇文章中我将会进一步介绍网络中网络协议的部分，而这将会从应用层开始。

1. 应用层协议以及序列化的引入

我们知道两台机器能够在网络上进行通信，主要的原因就是两台主机都遵守网络协议，而我们也知道网络协议本质上就是一种约定，体现到计算机中那就是，网络协议就是一个结构化的字段。
就比如我们现在在一个聊天软件上发消息，那么这个消息会携带三个内容：发出消息的用户昵称、发出消息的时间以及消息内容，那我们要将这个数据在网络上从一台主机发送到另一台主机这三个部分是一个一个的发吗？现在看似好像合理，确实可以一个一个的往过发，但是假如发送的消息很多呢？接收方如何知道哪个昵称对应哪个消息内容以及时间，所以在发送这三个内容时，必定是以整体发送的，在计算机中我们可以将这三个内容放在一个结构化字段中：

struct Message
{
   
	char nickname[128];
	char msg[1024];
	char time[128];
};

然后我们把这个结构体声明在服务端和客户端中，这样当一个服务端进行转发消息时，服务端和客户端都能知道接收到的消息该如何使用。这就是处在应用层的网络协议。
但是这样的作法还是具有局限性，对于上面的这个结构体，它不具有跨平台性，比如Linux和Windows下这个结构体可能大小不一样，或者直接就是服务端所使用的语言和客户端使用的语言不一样，这导致客户端就根本不认识这个结构体，那么当客户端接收到这么一个报文时，在应用层根本无法使用这个报文，所以我们建议在将这种结构化字段在网络上发送时以字符串（字节流）的方式发送数据比如这个结构体我们可以这样"nickname-msg-time"中间以横杠分割，字节流在任何平台上都是可以被正确识别的，现在我们只要规定这个字节流如何读取（也就是制定好协议），那么服务端和客户端就算是不同平台也能正常进行网络通信了。
上面这种将结构化字段转化为字节流的过程叫做序列化，将字节流再转变为结构化字段时，叫做反序列化。
将网络上传输的数据在用户层中变成结构化字段的原因是为了便于用户处理这些信息。
而真正在网络上传输需要将结构化字段进行序列化是为了便于网络传输，以及支持跨平台。
需要注意的是，在网络协议的其他层中操作系统发送网络数据仍然是固定大小的结构体，而它不需要进行序列化然后再进行网络传输的原因是那几层协议很长时间才会迭代一次，而应用层协议的迭代是很快的（比如我现在就要往Message结构体中添加头像字段），所以我们需要通过使用序列化结构化字段来让网络传输变得更方便。
现在我将会使用tcp协议的套接字实现一个简易版的计算器，来更好的认识应用层协议，以及会引入更加规范的应用层协议的制定方法。

2. 套接字接口的封装

在此之前，我先要对套接字接口进行封装以为了更方便的使用它们（对tcp协议相关接口）。
我们知道在tcp协议下使用套接字