网络编程
网络编程
本章目标
- 了解计算机网络基础知识
- 掌握 OSI 七层参考模型
- 掌握 TCP/IP 协议
- 了解常见网络协议
- 重点掌握 socket 套接字编程
计算机网络
什么是计算机网络
计算机网络是通过传输介质、通信设施和网络通信协议，把分散在不同地点的计算机设备互连起来，实现资源共享和数据传输的系统。
什么是网络编程
网络编程就是编写程序使联网的两个(或多个)设备(例如计算机)之间进行数据传输。Java 语言对网络编程提供了良好的支持，通过其提供的接口我们可以很方便地进行网络编程。
什么是网络协议
如同人与人之间相互交流是需要彼此能够理解的语言，计算机之间能够进行相互通信是因为它们都共同遵守一定的规则，即网络协议。
什么是网络体系结构
计算机网络体系结构是计算机网络层次和协议的集合，网络体系结构对计算机网络实现的功能，以及网络协议、层次、接口和服务进行了描述，但并不涉及具体的实现。
OSI 七层参考模型
- 应用层：应用层为OSI的最高层，是直接为应用进程提供服务的。
- 表示层：表示层功能是把应用层提供的信息变换为能够共同理解的形式
- 会话层：会话层的主要功能是负责应用程序之间建立、维持和中断会话
- 传输层：传输层起着承上启下的作用，涉及源端节点到目的端节点之间可靠的信息传输
- 网络层：网络层涉及源主机节点到目的主机节点之间可靠的网络传输
- 数据链路层：数据链路层的功能是实现计算机网络中相邻节点之间的可靠传输
- 物理层：数据链路层的功能是实现计算机网络中相邻节点之间的可靠传输
TCP/IP 四层协议
TCP/IP参考模型采用 4 层的层级结构，每一层都调用它的下一层所提供的协议来完成自己的需求
- 应用层：应用层为 Internet 中的各种网络应用提供服务
- 传输层：传输层负责在应用进程之间建立端到端的连接和可靠通信，它只存在与端节点中
- 网络层：网络层是整个TCP/IP协议栈的核心。它的功能是把分组发往目标网络或主机
- 网络接口层：TCP/IP协议对网络接口层没有给出具体的描述，网络接口层对应着OSI参考模型的物理层和数据链路层
TCP/IP 协议族
TCP/IP 协议关系
- 上层协议依赖下层协议提供的支持与服务
- 不同协议提供不同的服务以满足不同的网络需求
常见网络协议
IP 协议
IP 协议的作用在于把计算机网络中各种设备终端的数据包准备无误的传递给对方
- IP 地址：IP 地址也叫逻辑地址或动态，由网络层路由器为计算机网络上的每一台主机分配的 32 位数字组成的地址，该地址可以动态修改，如 192.168.229.11
- MAC 地址：MAC 地址也叫物理地址或硬件地址，由 48 比特长的 16 进制数字组成，由设备厂家分配全球唯一且不能修改，如 44-45-53-54-00-00
TCP 协议
TCP（传输控制协议）是面向连接的协议，它的作用是为不同主机的应用层之间建立可靠的、像管道一样的连接，以确保不同主机之间能够相互通信
TCP 的三次握手与四次挥手
握手过程中传送的包里不包含数据，三次握手完毕后，客户端与服务器才正式开始传送数据
- 第一次握手（客户端发送请求）：客户机发送连接请求报文段到服务器，并进入SYN_SENT状态，等待服务器确认。
- 第二次握手（服务端回传确认）：服务器收到客户端连接请求报文，如果同意建立连接，向客户机发回确认报文段（ACK）应答，并为该TCP连接分配TCP缓存和变量。
- 第三次握手（客户端回传确认）：客户机收到服务器的确认报文段后，向服务器给出确认报文段（ACK），并且也要给该连接分配缓存和变量。此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED（TCP连接成功）状态，完成三次握手。
UDP 协议
UDP（用户数据报协议），它是 TCP/IP 协议簇中无连接的传输层协议，提供快速但不一定可靠的传输服务
UDP协议由两部分组成：首部和数据。首部仅有8个字节，包括源端口和目的端口、长度（UDP用于数据报的长度）、校验和
TCP 与 UDP 区别
HTTP 协议
HTTP（超文本传输协议），是一种为分布式、合作式、多媒体信息系统服务，面向应用层的协议，是 Internet 上目前使用最广泛的应用层协议，它基于传输层的 TCP 协议进行通信，HTTP 协议是通用的、无状态的协议。
Socket 编程
Socket 套接字
Socket 套接字，实际上是对 TCP/IP 协议的封装，Socket 本身并不是协议，而是一个调用接口（API），通过 Socket，我们才能使用 TCP/IP 协议。
- Socket 是通信的基石，是支持 TCP/IP 协议的网络通信的基本操作单元
- TCP/IP 只是一个协议栈，就像操作系统的运行机制一样，必须要具体实现，同时还要提供对外的操作接口。TCP/IP 也要提供可供程序员做网络开发所用的接口，这就是 Socket 编程接口（支持 TCP 或者 UDP 编程接口）
- Java 网络编程主要涉及到的内容是 Socket 套接字编程
网络通信五要素
Socket 通信模型
Socket 编程 = Socket 客户端编程（Client） + Socket 服务器端编程(Server)
Socket 客户端编程
-
步骤一：创建 Socket 套接字实例（绑定服务器端 IP 地址和端口号）
Socket socket = new Socket(“127.0.0.1”, 9999 ); -
步骤二：创建网络输入/输出流
InputStream inputStream = socket.getInputStream(); OutputSteam outputStream = socket.getOutputStream() -
步骤三：关闭 Socket 连接
socket.close();
Socket 服务器端编程
-
步骤一：创建 ServerSocket 套接字实例（绑定监听端口号）
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket( 9999 ); -
步骤二：监听来自客户端的网络连接
Socket socket = serverSocket.accept(); -
步骤三：创建网络输入/输出流
InputStream inputStream = serverSocket.getInputStream(); OutputSteam outputStream = serverSocket.getOutputStream() -
步骤四：关闭 Socket 连接 和 ServerSocket 连接
socket.close(); serverSocket.close();
