网络编程

概述

• 计算机网络

  将多台计算机通过网络通信协议连接 实现资源共享和信息传递的计算机系统

• 网络编程的目的

  用来实现网络互连的不同计算机上 运行的程序间可以进行数据交换

网络模型

计算机网络之间以何种规则进行通信

• OSI参考模型
• TCP/IP协议参考模型

• 应用层:主要是一些终端的应用,（我们在电脑屏幕上可以看到的东西）
• 表示层:主要是进行对接收的数据进行解释，加密与解密，压缩与解压缩，(计算机能够识别的东西转换成人能够识别的东西）
• 会话层：通过传输层（传输端口与接收端口）建立数据传输的通路，主要在你的系统发起会话和接收会话，（设备之间需要互相认识，可以是IP，MAC或主机名）
• 传输层：定义了一些数据的协议和端口号，如TCP和UDP
• 网络层：主要讲从下层接收到的数据进行IP地址的封装,（发送的数据）与解封装（发送过来的数据需要查看)，在这一层工作的设备是路由器，这一层的数据称之为数据包
• 数据链路层：主要将从物理层接收的数据进行MAC地址（网卡地址）的封装与解封装在这一层工作的设置是交换机,这一层的数据称之帧
• 物理层：主要定义物理设备标准，如网线的接口类型，光纤的接口类 型，各种传输介质的传输速率主要作用是传输比特流，即将1和0转换为电流, 强弱来进行传输，到达目的地后再转换为1和0,即常说的 数模转换和模数转换,这一层的数据称之为比特

网络编程三要素

IP地址

IP地址用于在网络中找到计算机，网络中计算机的唯一标识

表示方法：为了方便表示IP地址，把IP地址的每一个字节上的数据换算成十进制 用.分开，称之为“点分十进制”

组成：网络号段+主机号段

分类

A类 1.0.0.1-127.255.255.254 B类 128.0.0.1-191.255.255.254 C类 192.0.0.1-223.255.255.254 D类 224.0.0.1-239.255.255.254 E类 240.0.0.1-247.255.255.254

D类和E类为保留地址，未被使用

A类：第一号段为网络号段+后三段的主机号段 一个网络号:256256256=16777216台计算机

B类：前二号段为网络号段+后二段的主机号段 一个网络号:256*256=65536台计算机

C类：前三号段为网络号段+后一段的主机号段 一个网络号:256

私有地址：10.0.0.0/8

172.16.0.0/12

192.168.0.0/16

私有地址就是在互联网上不使用，而被用在局域网上

扩展

• DOS命令 ipconfig 查看本机IP地址 ping 后面加IP地址，测试本机与指定的IP地址间的通信是否有问题
• 特殊的IP地址 127.0.0.1 回环地址（表示本机） X.X.X.255 广播地址 X.X.X.0 网络地址

端口

通过IP找计算机，通过端口找程序

• 分类

  1. 物理端口：网卡口
  2. 逻辑端口：这里指逻辑端口

• 逻辑端口

  每个网络程序都会至少有一个逻辑端口 用于表示进程的逻辑地址，不同的进程的标识不一样 即端口是一个正在运行的程序标识

• 有效端口

  0到65535 其中0到1024系统使用或者保留端口

• DOS窗口查询命令

  netstat -ano 查看所有的端口

  netstat -ano | findstr "端口号" 查询指定端口

  tasklist | findstr "端口号" 查询指定端口的进程

协议

即通信的规则

• TCP（Transmission Control Protocol）传输控制协议

  建立连接，形成传输数据的通道 在连接中进行进行大量数据传输，通过三次握手完成连接 是可靠协议， 必须建立连接，效率会稍低 理解：我发给你，如果你没收到，我会重新发送 场景：打电话

• UDP（User Datagram Protocol）用户数据报协议

  将数据源和目的地封装成数据包，不需要建立连接 每个数据包大小限制在64k 因无连接，是不可靠协议，但是速度快 理解：我发我的，不管你有没有接收到 场景：发短信，不管你有没有收到

小结：一般软件都有UDP协议和TCP协议，UDP保证速度，TCP保证可靠

Socket通信原理

Socket,即网络套接字，网络上具有唯一标识的IP地址和端口号，组合在一起才能构成唯一能识别的标识符套接字。

• 原理机制

  通信的两段都有Socket 网络通信其实就是Socket间的通信 数据在两个Socket将通过IO流传输

TCP示例

TCP服务器端

     

xxxxxxxxxx

64         1

public class TestServerSocket {

2

public static void main(String[] args) {

3

4

ServerSocket serverSocket = null;

5

Socket socket = null;

6

InputStream inputStream = null;

7

ByteArrayOutputStream baos = null;

8

9

try {

10

//1.创建一个服务端，并声明地址

11

serverSocket = new ServerSocket(12345);

12

13

while(true){

14

//2.等待客户端连接过来

15

socket = serverSocket.accept(); //阻塞式监听，会一直等待连接

16

//3.读取客户端消息

17

inputStream = socket.getInputStream();

18

19

baos = new ByteArrayOutputStream();

20

byte[] buffer = new byte[1024];

21

int len;

22

while((len=inputStream.read(buffer)) != -1){

23

baos.write(buffer,0,len);

24

}

25

System.err.println(baos.toString());

26

}

27

28

29

} catch (IOException e) {

30

31

e.printStackTrace();

32

} finally {

33

//4.关闭连接

34

if(baos != null){

35

try {

36

baos.close();

37

} catch (IOException e) {

38

e.printStackTrace();

39

}

40

}

41

if(inputStream != null){

42

try {

43

inputStream.close();

44

} catch (IOException e) {

45

e.printStackTrace();

46

}

47

}

48

if(socket != null){

49

try {

50

socket.close();

51

} catch (IOException e) {

52

e.printStackTrace();

53

}

54

}

55

if(serverSocket != null){

56

try {

57

serverSocket.close();

58

} catch (IOException e) {

59

e.printStackTrace();

60

}

61

}

62

}

63

}

64

}

   

TCP客户端

      ​x         1

public class TestClientSocket {

2

public static void main(String[] args) {

3

Socket socket = null;

4

OutputStream outputStream = null;

5

try {

6

//创建服务器地址对象及端口号

7

socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"),12345);

8

outputStream = socket.getOutputStream();

9

//发送消息

10

outputStream.write("HelloWorld".getBytes());

11

} catch (Exception e) {

12

13

e.printStackTrace();

14

} finally{

15

if(outputStream != null){

16

try {

17

outputStream.close();

18

} catch (IOException e) {

19

20

e.printStackTrace();

21

}

22

}

23

if(socket != null){

24

try {

25

socket.close();

26

} catch (IOException e) {

27

e.printStackTrace();

28

}

29

}

30

}

31

}

32

}

33

   

UDP示例

发送端

     

xxxxxxxxxx

15         1

public class UdpClient {

2

3

public static void main(String[] args) throws Exception {

4

//1.建立一个Socket连接

5

DatagramSocket socket = new DatagramSocket();

6

//2.准备数据

7

String msg = "HelloWorld";

8

DatagramPacket packet = new DatagramPacket(msg.getBytes(), 0 ,msg.length(),InetAddress.getByName("localhost"),12345);

9

//3.发送数据

10

socket.send(packet);

11

12

socket.close();

13

}

14

}

15

   

接收端

                1

public class UdpServer {

2

public static void main(String[] args) throws Exception{

3

//1.开放一个连接

4

DatagramSocket socket = new DatagramSocket(12345);

5

//2.接收数据

6

byte[] buffer = new byte[1024];

7

DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, 0 ,buffer.length);

8

9

socket.receive(packet);  //阻塞接收

10

11

System.out.println(packet.getAddress());

12

System.out.println(new String(packet.getData(),0,packet.getLength()));

13

14

socket.close();

15

16

}

17

}