网络编程
网络编程
概述
计算机网络
是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备,通过通信线路连接起来,在网络操作系统,网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下,实现资源共享和信息传递的计算机系统。
网络编程
就是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,就是网络模型研究问题。
网络模型一般是指
OSI(Open System Interconnection开 放系统互连)参考模型
TCP/IP参考模型
网络参考模型图
网络模型7层概述:
1.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等。它的主要作用是传输比特流(就是由1、0转化为电流强弱来进行传输,到达目的地后在转化为1、0,也就是我们常说的数模转换与模数转换)。这一层的数据叫做比特。
2. 数据链路层:主要将从物理层接收的数据进行MAC地址(网卡的地址)的封装与解封装。常把这一层的数据叫做帧。在这一层工作的设备是交换机,数据通过交换机来传输。
3. 网络层:主要将从下层接收到的数据进行IP地址(例192.168.0.1)的封装与解封装。在这一层工作的设备是路由器,常把这一层的数据叫做数据包。
4. 传输层:定义了一些传输数据的协议和端口号(WWW端口80等),如:TCP(传输控制协议,传输效率低,可靠性强,用于传输可靠性要求高,数据量大的数据),UDP(用户数据报协议,与TCP特性恰恰相反,用于传输可靠性要求不高,数据量小的数据,如QQ视频聊天数据就是通过这种方式传输的)。 主要是将从下层接收的数据进行分段和传输,到达目的地址后再进行重组。常常把这一层数据叫做段。
5.会话层:通过传输层(端口号:传输端口与接收端口)建立数据传输的通路。主要在你的系统之间发起会话或者接受会话请求(设备之间需要互相认识可以是IP也可以是MAC或者是主机名)
6.表示层:主要是进行对接收的数据进行解释、加密与解密、压缩与解压缩等(也就是把计算机能够识别的东西转换成人能够能识别的东西(如图片、声音等)。
7.应用层: 主要是一些终端的应用,比如说FTP(各种文件下载),WEB(IE浏览),QQ之类的(可以把它理解成我们在电脑屏幕上可以看到的东西.就是终端应用)。
网络通信三要素
IP地址:InetAddress
网络中设备的标识,不易记忆,可用主机名
端口号
用于标识进程的逻辑地址,不同进程的标识
传输协议
通讯的规则
常见协议:TCP,UDP
IP地址
要想让网络中的计算机能够互相通信,必须为每台计算机指定一个标识号,通过这个标识号来指定要接受数据的计算机和识别发送的计算机,在TCP/IP协议中,这个标识号就是IP地址。
那么,我们如果获取和操作IP地址呢?
为了方便我们对IP地址的获取和操作,java提供了一个类InetAddress 供我们使用。
A:所谓IP地址就是给每个连接在Internet上的主机分配的一个32bit地址。按照TCP/IP规定,IP地址用二进制来表示,每个IP地址长32bit,比特换算成字节,就是4个字节。例如一个采用二进制形式的IP地址是“00001010000000000000000000000001”,这么长的地址,人们处理起来也太费劲了。为了方便人们的使用,IP地址经常被写成十进制的形式,中间使用符号“.”分开不同的字节。于是,上面的IP地址可以表示为“10.0.0.1”。IP地址的这种表示法叫做“点分十进制表示法”,这显然比1和0容易记忆得多
B:IP地址的组成
IP地址 = 网络号码+主机地址
A类IP地址:第一段号码为网络号码,剩下的三段号码为本地计算机的号码
B类IP地址:前二段号码为网络号码,剩下的二段号码为本地计算机的号码
C类IP地址:前三段号码为网络号码,剩下的一段号码为本地计算机的号码
特殊地址:
127.0.0.1 本地回环地址,可用于测试本机的网络是否有问题. ping 127.0.0.1
DOS命令 ipconfig:查看本机IP地址
查看ip地址和mac地址:ipconfig/all
xxx.xxx.xxx.0 网络地址
xxx.xxx.xxx.255 广播地址
在现在的网络中,IP地址分为公网IP地址和私有IP地址。公网IP是在Internet使用的IP地址,而私有IP地址则是在局域网中使用的IP地址。
私有IP地址是一段保留的IP地址。只使用在局域网中,无法在Internet上使用
10.X.X.X是私有地址(私有地址就是在互联网上不使用,而被用在局域网络中的地址)
172.16.0.0---172.31.255.255是私有地址
192.168.X.X是私有地址
InetAddress类的使用
要掌握的功能
获取任意主机:getByName
主机名:getHostName
主机Ip地址:getHostAddress
端口号
物理端口 网卡口
逻辑端口 我们指的就是逻辑端口
A:每个网络程序都会至少有一个逻辑端口
B:用于标识进程的逻辑地址,不同进程的标识
C:有效端口:0~65535,其中0~1024系统使用或保留端口。
通过360可以查看端口号
协议UDP和TCP
UDP
将数据源和目的封装成数据包中,不需要建立连接;每个数据报的大小在限制在64k;因无连接,是不可靠协议;不需要建立连接,速度快
TCP
建立连接,形成传输数据的通道;在连接中进行大数据量传输;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
Socket
Socket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。Socket是应用层和传输层之间的桥梁
Socket原理机制:
通信的两端都有Socket。
网络通信其实就是Socket间的通信。
数据在两个Socket间通过IO传输。
Socket机制图解
UDP传输
DatagramSocket与DatagramPacket
建立发送端,接收端
建立数据包
调用Socket的发送接收方法
关闭Socket
发送端与接收端是两个独立的运行程序
UDP传输-发送端思路
1.建立udp的socket服务
2.将要发送的数据封装成数据包,数据包中要指定地址和端口
3.通过udp的socket服务,将数据包发送出
4.关闭资源
UDP传输-发送端代码
1 // 1.建立udp的socket服务 2 DatagramSocket ds = new DatagramSocket(); 3 // 2.将要发送的数据封装成数据包,数据包中要指定地址和端口 4 byte[] buf= "udp,我来了!".getBytes(); 5 DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf, bytes.length,InetAddress.getByName("xzy"),11111 ); 6 // 3.通过udp的socket服务,将数据包发送出 7 ds.send(dp); 8 // 4.关闭资源 9 ds.close();
UDP传输-接收端思路
1.建立udp的socket服务,监听端口
2.通过receive方法接收数据
3.将收到的数据存储到数据包对象中
4.通过数据包对象的功能来完成对接收到数据进行解析
5.可以对资源进行关闭
UDP传输-接收端代码
1 // 1.建立udp的socket服务,监听端口 2 DatagramSocket ds = new DatagramSocket(11111); 3 // 2.通过receive方法接收数据 4 byte[] buf = new byte[1024]; 5 DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf, buf.length); 6 // 3.将收到的数据存储到数据包对象中 7 ds.receive(dp); 8 // 4.通过数据包对象的功能来完成对接收到数据进行解析 9 String ip = dp.getAddress().getHostAddress(); 10 int port = dp.getPort(); 11 byte[] data = dp.getData(); 12 String content = new String(data,0,dp.getLength()); 13 System.out.println("ip=" + ip + " port=" + port + " content=" + content); 14 // 5.可以对资源进行关闭 15 ds.close();
TCP传输
Socket和ServerSocket
建立客户端和服务器端
建立连接后,通过Socket中的IO流进行数据的传输
关闭socket
同样,客户端与服务器端是两个独立的应用程序
TCP传输-客户端思路
1.建立客服端的Socket服务,通过三次握手去连接指定地址的服务器
2.通过Socket对象的方法获取输出流对象
3.将数据写入流中
关闭资源
TCP传输-客户端代码
1 //1.建立客服端的Socket服务,通过三次握手去连接指定地址的服务器 2 Socket s = new Socket("xzy", 11111); 3 //2.通过Socket对象的方法获取输出流对象 4 OutputStream out = s.getOutputStream(); 5 //3.将数据写入流中 6 out.write("tcp,我来了!".getBytes()); 7 //关闭资源 8 s.close();
TCP传输-服务器端思路
1.建立服务端服务,监听指定的端口
2.通过accept方法获取客户端对象
3.获取Socket的读取流,读取客户端发送过来的数据
4.关闭资源
TCP传输-服务器端代码
1 // 1.建立服务端服务,监听指定的端口 2 ServerSocket ss = new ServerSocket(11111); 3 // 2.通过accept方法获取客户端对象 4 Socket s = ss.accept(); 5 // 3.获取Socket的读取流,读取客户端发送过来的数据 6 String ip = s.getInetAddress().getHostAddress(); 7 int port = s.getPort(); 8 InputStream is = s.getInputStream(); 9 byte[] buf = new byte[1024]; 10 int len = is.read(buf); 11 String content = new String(buf, 0, len); 12 System.out.println("ip=" + ip + " port=" + port + " content=" + content); 13 // 关闭资源 14 s.close(); 15 ss.close();
TCP传输容易出现的问题
客户端连接上服务端,两端都在等待,没有任何数据传输。
通过例程分析:
因为read方法或者readLine方法是阻塞式。
解决办法:
自定义结束标记
使用shutdownInput,shutdownOutput方法。