[网络协议]网络编程基础

网络编程

1、概述

地球村：与国外同学交流

信件

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1.1 计算机网络

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。

1.2 网络编程

网络编程最主要的工作就是发送端把信息通过规定好的协议进行组装包，在接收端按照规定好的协议把包进行解析，从而提取出对应的信息，达到通信的目的。

1.3、前提条件

* 如何准确的定位网络上的一台主机（IP地址、端口）
* 找到了这个主机，如何传输数据

JavaWeb:网页编程 B/S

网络编程：TCP C/S

2、网络通信的要素

2.1、网络通信的实现方式

通信双方地址：
* ip地址
* 端口
规则：网络通信协议
* TCP/IP参考协议

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-33Cxni8V-1630732695249)(https://raw.githubusercontent.com/keaifafafa/IO/master/img/pic/20210829140123.gif)]

2.2、万物皆对象

1.网络编程中有两个主要的问题
	*如何准确的定位到网络上的一台或多台主机
	*找到后主机后如何进行通讯
2.网络编程中的要素
	*IP地址和端口号
	*网络通信协议

3、IP

IP地址：InetAddress
	* 唯一定位一台网络上计算机
	* 127.0.0.1：本机localhost
	* IP地址的分类
		* IPV4/IPB6
			* IPV4  127.0.0.1  :4个字节组成，0-255， 42亿  2011年用尽
			* IPV6   fe80::6c61:9c78:5c7b:18e9%3（config） 256位， 8个无符号整数
`2001:0bb2:aaaa:0015:0000:0000:1aaa:1312`
		* 公网（互联网）-  私网（局域网）
			* ABCD类地址
			* 192.168.xx.xx  专门给组织内部使用的
		* 域名：记忆IP问题！

package com.fafa.Internet.lesson01;

import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;

public class TestInetAddress {

    public static void main(String[] args) {
        //首先 InetAddress 这个类是没有构造器的，所以不能new
        try {
            //查询本机地址
            InetAddress inetAddress01 = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            System.out.println(inetAddress01);
            InetAddress inetAddress02 = InetAddress.getByName("localhost");
            System.out.println(inetAddress02);
            InetAddress inetAddress03 = InetAddress.getLocalHost();
            System.out.println(inetAddress03);
            InetAddress inetAddress04 = InetAddress.getByName("192.168.10.12");//本机  IPV4地址

            //查询网站ip地址
            InetAddress baiDuIp = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
            System.out.println(baiDuIp);

            //常用方法
            //System.out.println(baiDuIp.getAddress());//返回字节 一般是一组地址  可以了解一下
            System.out.println(baiDuIp.getCanonicalHostName());//规范的名字   Canonical 规范的
            System.out.println(baiDuIp.getHostAddress());//ip
            System.out.println(inetAddress04.getHostName());//域名，或者自己电脑的名字
        } catch (UnknownHostException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

4、端口

端口表示计算机上的一个程序的进程；
	* 不同的进程有不同的端口号！用来区分软件！
	* 单个协议下，端口号不能冲突
	* 端口分类
		* 公有端口 0 ~ 1023
			* HTTP：80
			* HTTPS： 443
			* FTP：21
			* Telent ： 23
		* 程序注册端口 1024 ~ 49151
			* Tomcat： 8080
			* MySQL： 3306
			* Oracle：1521
		* 动态、私有： 49152 ~ 65535

win + R --> DOS 命令

Dos 命令
netstat -ano //查看所有端口
netstat -ano|finderstr "" //查看指定的端口
tasklist|finderstr"10052" //查看指定端口的进程

package com.fafa.Internet.lesson01;

import java.net.InetSocketAddress;

public class TestInetSocketAddress {
    public static void main(String[] args) {
        InetSocketAddress socketAddress01 = new InetSocketAddress("120.0.0.1", 8080);
        InetSocketAddress socketAddress02 = new InetSocketAddress("localhost", 8080);
        System.out.println(socketAddress01);
        System.out.println(socketAddress02);

        System.out.println(socketAddress01.getAddress());
        System.out.println(socketAddress01.getHostName());//地址
        System.out.println(socketAddress01.getPort());//端口

    }
}

5、通信协议

协议：约定，就好比我们现在说的普通话
网络通信协议：速率，传输码率，代码结构，传输控制……
TCP/IP协议簇（一种协议）：
	*TCP：用户传输协议
	*UDP：用户数据报协议
	*IP：网络互连协议
TCP UDP 对比：
	TCP：打电话
		*连接，稳定
		*三次握手，四次挥手
	*客户端、服务端
	*传输完成、释放连接、效率低
	UDP：发短信
		*不连接、不稳定
		*客户端、服务器：没有明确的界限
		*不管有没有准备好，都可以发给你
		*导弹
		*DDOS：洪水攻击！（饱和攻击）

//三次握手，四次挥手
A：你瞅啥？ 
B: 瞅你咋地？ 
A：干一场！ 
A: 我要走了！ 
B: 你真的要走了吗？ 
B: 你真的真的要走了吗？ 
A：我走了！

6、TCP

6.1、实现聊天

有关socket(插槽)的知识分享：https://www.cnblogs.com/dolphinx/p/3460545.html

ServerSocket

为了使客户可以成功地连接到服务器，服务器必须建立一个ServerSocket对象，该对象通过将客户端的套接字对象和服务端的一个套接字对象连接起来，从而达到连接的目的

客户端（socket对象）socket（IP地址，端口）

服务器：（ServerScoket对象）ServerScoket（端口）用ServerScoket.accpet() 来建立一个和客户端的Socket对象相连接的Socket对象。

服务器端的输出流/输入流的目的地和客户端的输入流/输出流的源刚好相同。

客户端

package com.fafa.Internet.lesson02;

import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;

/*
客户端：
	1. 连接服务器Socket
	2. 发送消息
*/
public class TcpClientDemo01 {

    public static void main(String[] args) {
        InetAddress serverIP = null;
        Socket socket = null;
        OutputStream os = null;
        try {
            //1.要知道服务器的地址，端口号
            serverIP = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            int port = 9999;
            //2.创建一个Socket连接
            socket = new Socket(serverIP, port);
            //3.发送消息 IO流
            os = socket.getOutputStream();
            os.write("网络编程TCP传输测试,fafa".getBytes());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            if (os != null){
                try {
                    os.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (socket != null){
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

}

服务端

package com.fafa.Internet.lesson02;

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/*
服务器：
	1. 建立服务的端口Server 和 Socket
	2. 等待用户的连接 accept
	3. 接受用的消息
*/
public class TcpServerDemo01 {

    public static void main(String[] args) {
        ServerSocket serverSocket = null;
        Socket socket = null;
        InputStream is = null;
        OutputStream baos = null;
        try {
            //1.我们需要有一个地址
            serverSocket = new ServerSocket(9999);

            //2.等待客户端连接进来
            socket = serverSocket.accept();

            //3.读取客户端的消息
            is = socket.getInputStream();

            //管道流
            baos = new ByteArrayOutputStream();
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len = 0;
            while((len = is.read(buffer)) != -1){
                baos.write(buffer,0,len);
            }
            System.out.println(((ByteArrayOutputStream) baos).toString());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            if (baos != null){
                try {
                    baos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(is != null){
                try {
                    is.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(socket != null){
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if(serverSocket != null){
                try {
                    serverSocket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

6.2、文件上传

客户端

package com.fafa.Internet.lesson02;

import java.io.*;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
import java.net.SocketAddress;

/*文件上传客户端*/
public class TcpFileClientDemo01 {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1、创建一个Socket连接
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 9900);
        //2、创建一个输出流
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        //3、创建源
        File file = new File("self.jpg");
        //4、创建输入流 用于读取
        InputStream is = new FileInputStream(file);
        int len = 0;
        byte[] buffer = new byte[1024];
        while((len = is.read(buffer)) != -1){
            os.write(buffer,0,len);
            os.flush();//强制刷新
        }

        //5、通知服务器传输完毕
        socket.shutdownOutput();

        //6、确定服务器接收完毕
        InputStream isRcve = socket.getInputStream();
        ByteArrayOutputStream o = new ByteArrayOutputStream();
        int len1 = 0;
        byte[] flush = new byte[1024];
        while((len1 = isRcve.read(flush)) != -1){
            o.write(flush,0,len1);
        }
        System.out.println(o.toString());
        //关闭资源
        o.close();
        isRcve.close();
        os.close();
        is.close();
        socket.close();
    }

}

服务端

    package com.fafa.Internet.lesson02;

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/*Tcp文件上传服务端*/
public class TcpFileServerDemo01 {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1、创建服务
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9900);
        //2、监听客户端的链接
        Socket socket = serverSocket.accept();
        //3、获取输入流
        InputStream is = socket.getInputStream();
        //4、文件输出
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("receive.jpg");
        int len = 0;
        byte[] buffer = new byte[1024];
        //5、读写操作
        while((len = is.read(buffer)) != -1){
            fos.write(buffer,0,len);
            fos.flush();//强制刷新
        }
        //6、通知客户端接成功！
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        os.write("Server已经成功接受数据，可以断开连接！".getBytes());

        //7、关闭资源
        os.close();
        fos.close();
        is.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
    }
}

7、UDP

不用连接，需要得到对方的地址

7.1、基本框架

发送端

package com.fafa.Internet.lesson03;

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException;

/*
UDP客户端（发送端）
* */
public class UdpClientDemo01 {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1、建立一个Socket
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
        //2、建立包
        String msg = "Hello World";
        InetAddress localhost = InetAddress.getByName("192.168.10.12");
        int port = 9999;
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(msg.getBytes(),0,msg.getBytes().length,localhost,port);
        //3、发送包
        socket.send(packet);
        //4、关闭流
        socket.close();
    }
}

服务端

package com.fafa.Internet.lesson03;

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;

/*UDP
* 服务端（接收端）
* */
public class UdpServerDemo01 {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //开放端口
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9999);
        //接收数据包
        byte[] buffer = new byte[1024];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, 0, buffer.length);
        socket.receive(packet);//阻塞接受
        System.out.println(packet.getAddress().getHostAddress());
        System.out.println(new String(packet.getData(), 0, packet.getLength()));
        //关闭连接
        socket.close();

    }

}

8.2、消息循环发送

客户端(发送端)

package com.fafa.Internet.chat;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.*;

/*发送端*/
public class UdpSendDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8888);
        //准备数据：控制台读取System.in(也就是手动输入)
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        //循环输入并且发送
        while(true){
            String msg = reader.readLine();
            byte[] msgBytes = msg.getBytes();
            //建立包
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(msgBytes, 0, msgBytes.length, new InetSocketAddress("localhost", 8866));
            //发送包
            socket.send(packet);

            if(msg.equals("exit")){
                break;
            }

        }
        //关闭资源
        socket.close();
    }
}

服务端(接收端)

package com.fafa.Internet.chat;

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;

/*
接收端
*/
public class UdpReciverDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //开放端口
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8866);
        //循环接收
        while (true) {
            //接收数据
            byte[] buffer = new byte[1024];
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, 0, buffer.length);
            socket.receive(packet);

            //获取里面的数据
            byte[] data = packet.getData();
            //转为字符串
            String receive = new String(data,0,packet.getLength());//这里注意长度是packet的，因为转之前是字节数组
            System.out.println(receive);

            //退出
            if(receive.equals("exit")){
                break;
            }
        }

        //关闭资源
        socket.close();
    }

}

8.3、UDP多线程实现在线咨询（简易聊天室）

发送端（线程）

package com.fafa.Internet.chatEach;


import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetSocketAddress;

/*发送端*/
public class TalkSend implements Runnable {
    DatagramSocket socket = null;
    BufferedReader reader = null;

    private int fromPort;
    private String toIp;
    private int toPort;

    public TalkSend(int fromPort, String toIp, int toPort) {
        this.fromPort = fromPort;// 发出的端口
        this.toIp = toIp;// 要发送的ip
        this.toPort = toPort; // 要发送的端口

        try {
            socket = new DatagramSocket(this.fromPort);
            //准备数据：控制台读取System.in(也就是手动输入)
            reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

    @Override
    public void run() {
        //循环输入并且发送
        while (true) {
            try {
                String msg = reader.readLine();
                byte[] msgBytes = msg.getBytes();
                //建立包
                DatagramPacket packet = new DatagramPacket(msgBytes, 0, msgBytes.length, new InetSocketAddress(this.toIp, this.toPort));
                //发送包
                socket.send(packet);

                if (msg.equals("exit")) {
                    break;
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        //关闭资源
        socket.close();
    }
}

接收端（线程）

package com.fafa.Internet.chatEach;

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;

/*接收端*/
public class TalkRecive implements Runnable{
    //开放端口
    DatagramSocket socket = null;
    private int port;//开放的端口号（即接收端口）
    private String msgFrom;

    public TalkRecive(int port, String msgFrom) {
        this.port = port;
        this.msgFrom = msgFrom;
        try {
            socket = new DatagramSocket(this.port);
        } catch (SocketException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Override
    public void run() {
        //循环接收
        while (true) {
            try {
                //接收数据
                byte[] buffer = new byte[1024];
                DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, 0, buffer.length);
                socket.receive(packet);

                //获取里面的数据
                byte[] data = packet.getData();
                //转为字符串
                String receive = new String(data,0,packet.getLength());//这里注意长度是packet的，因为转之前是字节数组
                System.out.println(this.msgFrom + ":" + receive);

                //退出
                if(receive.equals("exit")){
                    break;
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        //关闭资源
        socket.close();
    }
}

学生端

package com.fafa.Internet.chatEach;

public class Student {
    public static void main(String[] args) {
        //无论是老师还是学生都会有发送端口和接收端口！
        new Thread(new TalkSend(8866,"localhost",6666)).start();//发送线程
        new Thread(new TalkRecive(8888,"王老师")).start();//接收端

    }
}

教师端

package com.fafa.Internet.chatEach;

public class Teacher {
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new TalkSend(7799,"localhost",8888)).start();
        new Thread(new TalkRecive(6666,"学生小明")).start();
    }
}

8、URL

统一资源定位符

协议：//ip地址：端口/项目名/资源

package com.fafa.Internet.lesson04;

import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;

public class URLDemo01 {

    public static void main(String[] args) throws MalformedURLException {
        URL url = new URL("http://localhost:8080/index.jsp？username=fafa&password=123");
        System.out.println(url.getProtocol());//获取协议
        System.out.println(url.getPort());//端口
        System.out.println(url.getFile());//文件
        System.out.println(url.getHost());//地址 ip
        System.out.println(url.getPath());//全路径
        System.out.println(url.getQuery());//参数
    }
}

文件下载

package com.fafa.Internet.lesson04;

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.net.HttpURLConnection;
import java.net.URL;

/*文件下载（爬虫）*/
public class URLDown {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1、下载地址
        URL url = new URL("https://cf-sycdn.kuwo.cn/3d7513d2d06f6173ac8de0c9a3ad74e7/612b1f9f/resource/n3/2/56/3319193984.mp3");//一个歌曲的地址
        //2、连接到这个资源
        HttpURLConnection urlConnection = (HttpURLConnection)url.openConnection();
        InputStream is = urlConnection.getInputStream();
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("星辰入梦.mp3");
        int len = 0;
        byte[] buffer = new byte[1024];
        while((len = is.read(buffer)) != -1){
            fos.write(buffer,0,len);
            fos.flush();//强制刷新
        }
        //关闭资源
        fos.close();
        is.close();
        urlConnection.disconnect();
    }
}

import java.net.URL;

/文件下载（爬虫）/
public class URLDown {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//1、下载地址
URL url = new URL(“https://cf-sycdn.kuwo.cn/3d7513d2d06f6173ac8de0c9a3ad74e7/612b1f9f/resource/n3/2/56/3319193984.mp3”);//一个歌曲的地址
//2、连接到这个资源
HttpURLConnection urlConnection = (HttpURLConnection)url.openConnection();
InputStream is = urlConnection.getInputStream();
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(“星辰入梦.mp3”);
int len = 0;
byte[] buffer = new byte[1024];
while((len = is.read(buffer)) != -1){
fos.write(buffer,0,len);
fos.flush();//强制刷新
}
//关闭资源
fos.close();
is.close();
urlConnection.disconnect();
}
}