开发: C++知识库 Java知识库 JavaScript Python PHP知识库人工智能区块链大数据移动开发嵌入式开发工具数据结构与算法开发测试游戏开发网络协议系统运维
教程: HTML教程 CSS教程 JavaScript教程 Go语言教程 JQuery教程 VUE教程 VUE3教程 Bootstrap教程 SQL数据库教程 C语言教程 C++教程 Java教程 Python教程 Python3教程 C#教程
数码: 电脑笔记本显卡显示器固态硬盘硬盘耳机手机 iphone vivo oppo 小米华为单反装机图拉丁

-> 网络协议 -> 【JavaLearn】 #（14）网络及分类、TCP、UDP协议、IP、Socket、TCP编程、UDP编程 -> 正文阅读

[网络协议]【JavaLearn】 #（14）网络及分类、TCP、UDP协议、IP、Socket、TCP编程、UDP编程

1. 网络基本概念

1.1 计算机网络

定义：是指将地理位置不同的具有独立功能（没有网络可以独立存在的）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

主干：计算机网络是计算机系统
网络功能：资源共享、信息传递
网络组成
- 网络硬件：计算机、外部设备、通信连接
- 网络软件：网络操作系统、网络管理软件、网络通信协议

分类–按照规模：

局域网 LAN
城域网 MAN
广域网 WAN

分类–按照传输介质：

同轴电缆网络（类似于有线电视网的电缆）
双绞线网络
光纤网络（传输的为光信号）
卫星网络

分类–拓扑结构：

星形网络（最常使用）
总线网络：信号在传递过程中都能收到，辨别是自己的则接收
环状网络：同样的传递方式

1.2 网络通信协议

在网络中实现通信，必须要有一些约定（通信协议），对速率、传输代码、传输控制步骤等指定标准（好比交通规则）

问题：网络通信涉及内容很多：源地址、目标地址、加密解密、流量控制、路由控制等，如何实现如此复杂的网络协议？

===》分层：将复杂的成份分解成一些简单的成份，再将它们复合起来（同层间可以通信、上一层可以调用下一层，而不与再下一层发生关系）

网络通信协议分层：

名义上的标准：ISO --> OSI 参考模型
事实上的标准：TCP/IP协议栈

数据的封装与拆封：在传输过程中，经过每一层，都需要添加各种数据，最终发送到另一端，另一端再拆解这些数据

1.3 TCP/IP协议栈

网络通信最常采用的协议

网络层主要协议：IP协议
传输层主要协议：TCP 和 UDP 协议

1.4 TCP协议

面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议（打电话的案例）

面向连接（一段信息分段后发送，发送顺序和接收顺序一致）
点到点的通信
高可靠性：三次握手
占用系统资源多、效率低

应用案列：HTTP、FTP、Telnet、SMTP

1.5 UDP协议

无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务（发电报、发送群发短信）

非面向连接，传输不可靠，可能丢失（一段信息分段后发送，不一定哪一段先到达）
发送不管对方是否准备好，接收方收到后也不回复
可以广播发送
非常简单的协议，开销少

应用案例：DNS、SNMP

1.6 IP地址和端口

IP地址，用来标志网络中的一个通信实体（计算机、路由器）的地址

分类：

IPV4：32位地址，点分十进制表示，如192.168.0.1
IPV6：128位写个8个16位的无符号整数，每个整数用4个十六进制位标识，数之间用 : 分割

特殊的 IP 地址：

127.0.0.1：本机地址
192.168.0.0 – 192.168.255.255 私有地址，专门为组织机构内部使用

端口（port）：

IP地址用来标志一台计算机，但一个计算机可以提供多种应用程序，使用端口来区分应用程序
范围：0 – 65535（16位整数）

端口分类：

0 – 1023 ：公认端口（比如 80给了 WWW，21给了 FTP等）
1024 – 49151：注册端口（分配给用户或应用程序）
49152 – 65535：动态/私有端口

IP和端口API：

InetAddress 类：封装计算机的 ip地址，没有端口
InetSocketAddress：包含端口，用于 socket 通信

1.7 URL 统一资源定位符

Uniform Resource Locator：由 4部分组成：协议、存放资源的主机域名、端口号、资源文件名

1.8 Socket 套接字

Socket实际是传输层供给应用层的编程接口

类似于寄信：用户（应用层）将信（数据）投入邮筒即可（邮筒的口，就是socket），进入Socket之后，怎么送信就是邮局、公路交管（传输层、网络层）等的事。

2. 网络编程常用类

2.1 封装IP地址 – InetAddress

// 1.获取 IP地址
InetAddress ia = InetAddress.getLocalHost();  // 本机的 ip

// 2.操作 IP地址
System.out.println(ia);  // DESKTOP-F31QQ1H/192.168.0.102
System.out.println(ia.getHostAddress()); // 192.168.0.102
System.out.println(ia.getHostName()); // DESKTOP-F31QQ1H

InetAddress ia2 = InetAddress.getByName("www.lwclick.com");  // 通过域名获取ip
System.out.println(ia2);

2.2 封装 IP 和 Port – InetSocketAddress

// 创建一个 InetSocketAddress 对象
InetSocketAddress isa = new InetSocketAddress("www.lwclick.com", 8888);

// 获取对象内容
System.out.println(isa);  // www.lwclick.com/104.21.41.202:8888
System.out.println(isa.getAddress());  // www.lwclick.com/104.21.41.202
System.out.println(isa.getPort());  // 8888

2.3 URL类

// 创建一个 URL   协议：https    域名/IP地址：lwclick.com    端口：80     路径：/categories/MySQL/
URL url = new URL("https://lwclick.com:80/categories/MySQL/");

// 获取 URL 各个组成部分
System.out.println(url.getProtocol());  //  https
System.out.println(url.getHost());  //  lwclick.com
System.out.println(url.getPort());  //  80
System.out.println(url.getDefaultPort());  //  443 默认的 https 端口
System.out.println(url.getPath());  //  /categories/MySQL/

3. TCP编程

3.1 一次单向通信

服务器端：
- 创建 ServerSocket，在指定端口监听（accept()方法）
  
  并处理请求（如果客户端请求到来，返回对应的Socket，否则的话一直等待，线程也被阻塞）
客户端：
- 创建 Socket，需要指定服务器的 ip 和端口号，向服务器发送和接收响应
发送数据：
- 需要使用输出流（OutputStream），可以通过 DataOutputStream 和 ObjectOutputStream 进行包装，提高效率
接收数据：
- 使用输入流（InputStream），使用 DataInputStream 和 ObjectInputStream 进行包装

服务器端：

public class LoginServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1.创建一个 ServerSocket，配置监听端口
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);

        // 2.使用 ServerSocket 在指定端口监听
        Socket socket = serverSocket.accept(); // 请求不到，在此阻塞；  请求到了，返回一个socket，继续执行

        // 3.接收客户端的请求数据，输出结果
        InputStream is = socket.getInputStream(); // 获取流
        DataInputStream dis = new DataInputStream(is); // 同样使用数据流进行包装
        String info = dis.readUTF(); // 读取对应类型的写入的数据
        System.out.println("客户端的请求：" + info);

        // 4.关闭资源
        dis.close();
        serverSocket.close();
    }
}

客户端：

public class LoginClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1.创建一个 Socket，指明服务器端ip和端口
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 8080); // InetAddress.getByName()获取ip

        // 2.发送数据给服务器端
        OutputStream os = socket.getOutputStream(); // 信息通过流发送，输出流
        DataOutputStream dos = new DataOutputStream(os); // 数据流进行包装
        dos.writeUTF("userName=lwclick&pwd=123");

        // 3.关闭资源
        dos.close(); // 关闭高层流，低层自动关闭
    }
}

注意：测试时，服务器端需要先启动，然后再启动客户端

3.2 一次双向通信

服务器端：

public static void main(String[] args) throws IOException {
    ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
    Socket socket = serverSocket.accept(); 
    InputStream is = socket.getInputStream();
    DataInputStream dis = new DataInputStream(is);
    String info = dis.readUTF(); 
    System.out.println("客户端的请求：" + info);

    // ============================== 向客户端发送数据 =====================================
    // 4. 给客户端一个响应
    OutputStream os = socket.getOutputStream(); // 此处的socket为接收的客户端的响应
    DataOutputStream dos = new DataOutputStream(os);
    dos.writeUTF("登录成功，欢迎！");

    // 5.关闭资源
    dos.close();
    dis.close();
    serverSocket.close();
}

客户端：

public static void main(String[] args) throws IOException {
    Socket socket = new Socket(InetAddress.getL ocalHost(), 8080);
    OutputStream os = socket.getOutputStream();
    DataOutputStream dos = new DataOutputStream(os);
    dos.writeUTF("userName=lwclick&pwd=123");

    // ============================== 接收服务器端反馈 =====================================
    // 3.接收服务器端响应，并输出
    InputStream is = socket.getInputStream();
    DataInputStream dis = new DataInputStream(is);
    String info = dis.readUTF();
    System.out.println("服务器端的响应：" + info);

    // 4.关闭资源
    dis.close();
    dos.close();
}

3.3 传输对象

User 类：在网络上传输，类一定要实现序列化接口

public class User implements Serializable {
    private String userId;
    private String password;
    
    // getter / setter / toString / constructor
}

服务器端：

public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
    ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
    Socket socket = serverSocket.accept(); 
    InputStream is = socket.getInputStream(); 
    
    // =============== 此处使用【对象流】接收数据 ===================
    ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(is); 
    User user = (User)ois.readObject(); 
    System.out.println("客户端的请求：" + user);
    
    OutputStream os = socket.getOutputStream(); 
    DataOutputStream dos = new DataOutputStream(os);
    if (user.getUserId().indexOf("lwclick") >= 0 && user.getPassword().length() > 6) {
        dos.writeUTF("登录成功，欢迎！");
    } else {
        dos.writeUTF("登录失败，请重试！");
    }

    dos.close();
    ois.close();
    serverSocket.close();
}

客户端：

public static void main(String[] args) throws IOException {
    Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 8080);

    // 获取用户输入
    Scanner sc = new Scanner(System.in);
    System.out.print("userId:  ");
    String userId = sc.next();
    System.out.print("password:  ");
    String password = sc.next();
    User user = new User(userId, password);

    OutputStream os = socket.getOutputStream();
    // 【对象流】进行包装
    ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(os); 
    oos.writeObject(user);

    InputStream is = socket.getInputStream();
    DataInputStream dis = new DataInputStream(is);
    String info = dis.readUTF();
    System.out.println("服务器端的响应：" + info);

    dis.close();
    oos.close();
}

3.4 引入多线程

将服务器端接到请求后的处理步骤，放到线程的 run()方法 中，每过来一个请求，就创建一个线程去执行

线程类：

public class LoginThread extends Thread {
    private Socket socket;

    public LoginThread() {
    }
    
    public LoginThread(Socket socket) {
        this.socket = socket;
    }

    @Override
    public void run() {
        DataOutputStream dos = null;
        ObjectInputStream ois = null;
        try {
            InputStream is = socket.getInputStream();
            ois = new ObjectInputStream(is);
            User user = (User)ois.readObject();
            System.out.println("客户端的请求：" + user);

            OutputStream os = socket.getOutputStream();
            dos = new DataOutputStream(os);
            if (user.getUserId().indexOf("lwclick") >= 0 && user.getPassword().length() > 6) {
                dos.writeUTF("登录成功，欢迎！");
            } else {
                dos.writeUTF("登录失败，请重试！");
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (dos != null) {
                    dos.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            try {
                if (ois != null) {
                    ois.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

服务器端： 为每一个登录请求，创建一个线程来处理

public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
    ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);

    int i = 1;
    while (true) {
        Socket socket = serverSocket.accept();
        
        // 为每一个登录请求，创建一个线程来处理
        new LoginThread(socket).start();

        // 统计客户端的IP地址和总的请求次数
        InetAddress ia = socket.getInetAddress();
        System.out.println("这是第" + (i++) + "个请求，对方的IP地址是：" + ia.getHostAddress());
    }
}

客户端：（无需改变）

public static void main(String[] args) throws IOException {
    Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 8080);

    // 获取用户输入
    Scanner sc = new Scanner(System.in);
    System.out.print("userId:  ");
    String userId = sc.next();
    System.out.print("password:  ");
    String password = sc.next();
    User user = new User(userId, password);

    OutputStream os = socket.getOutputStream();
    // 【对象流】进行包装
    ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(os); 
    oos.writeObject(user);

    InputStream is = socket.getInputStream();
    DataInputStream dis = new DataInputStream(is);
    String info = dis.readUTF();
    System.out.println("服务器端的响应：" + info);

    dis.close();
    oos.close();
}

4. UDP编程

无连接的，客户与咨询师的在线交流

使用基于 UDP 协议的 Socket 网络编程实现
不需要使用 IO 流实现数据的传输
每个数据发送单元被统一封装成数据包（ip，接口，数据等）的方式，发送方将数据发到网络上，数据包在网络上寻找它要去的目的地

需要使用的类：

DatagramSocket：用于发送或接收数据包
DatagramPacket：数据包

4.1 一次单向通信

客户端：

public static void main(String[] args) throws IOException {
    // 1.创建一个 Socket，用来发送和接收数据包
    DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9999); // 客户端监听的接口

    // 2.使用 socket 发送一个数据包
    String str = "亲，在吗";
    byte[] buf = str.getBytes();
    InetAddress ia = InetAddress.getLocalHost();
    int port = 8888; // 服务器端接收数据的端口号
    DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length, ia, port);
    // 发送数据包
    socket.send(packet);

    // 3.关闭 socket
    socket.close();
}

服务器端：

public static void main(String[] args) throws IOException {
    // 1.创建一个 Socket，用来发送和接收数据包
    DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8888);  // 服务器端监听的接口

    // 2.使用 socket 接收一个数据包
    byte[] buf = new byte[128];
    DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);
    socket.receive(packet); // ip，port等信息
    System.out.println(new String(packet.getData(), 0, packet.getLength()));
    System.out.println(packet.getAddress());
    System.out.println(packet.getPort());

    // 3.关闭 socket
    socket.close();
}

4.2 多次双向通信

客户端：

public static void main(String[] args) throws IOException {
    // 1.创建一个 Socket，用来发送和接收数据包
    DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9999); // 客户端监听的接口
    Scanner sc = new Scanner(System.in);
    while (true) {
        String line = sc.nextLine();
        // 2.使用 socket 发送一个数据包
        byte[] buf = line.getBytes();
        InetAddress ia = InetAddress.getLocalHost();
        int port = 8888; // 服务器端接收数据的端口号
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length, ia, port);
        // 发送数据包
        socket.send(packet);

        // 如果客户端输入 bye，结束对话
        if ("bye".equals(line)) {
            break;
        }

        // 接收服务器端返回的消息
        byte[] bytes = new byte[128];
        DatagramPacket packetReceive = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);
        socket.receive(packetReceive);
        System.out.println(new String(packetReceive.getData(), 0, packetReceive.getLength()));
    }

    // 3.关闭 socket
    socket.close();
}

服务器端：

public static void main(String[] args) throws IOException {
    // 1.创建一个 Socket，用来发送和接收数据包
    DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8888); // 服务器端监听的接口
    Scanner sc = new Scanner(System.in);

    while (true) {
        // 2.使用 socket 接收一个数据包
        byte[] buf = new byte[128];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);
        socket.receive(packet); // ip，port等信息
        String info = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength());
        System.out.println(info);
        if ("bye".equals(info)) {
            break;
        }

        // 使用 socket 给客户端发送一个数据包
        String str = sc.nextLine();
        byte[] bytes = str.getBytes();
        InetAddress address = packet.getAddress(); // 发送数据的客户端地址
        int port = packet.getPort(); // 端口号
        DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, address, port);
        socket.send(sendPacket);
    }

    // 3.关闭 socket
    socket.close();
}

5. 文件上传

使用 TCP编程实现文件上传功能

思路：进行两次文件的复制
- 【客户端】将文件从【本地】复制到【网络】
- 【服务端】将文件从【网络】复制到【本地】

客户端：

public class UploadClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建一个 socket，指明服务器端ip 和监听端口
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 8800);

        // ======================== 上传文件到服务端的目的端口 ===========================
        // 本机的源文件
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("e:/readme.txt")); 
        // 将文件写到目的服务器端口的位置
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream()); 

        byte[] buf = new byte[1024];
        int len = bis.read(buf);
        while (len != -1) {
            bos.write(buf, 0, len);
            len = bis.read(buf);
        }

        bos.close();
        bis.close();
    }
}

服务器端：

public class UploadServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建一个 ServerSocket
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8800);

        // 使用 ServerSocket 在指定端口监听
        Socket socket = serverSocket.accept();

        // ===================== 从目的端口取文件 ========================
        // 从目的端口取内容
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(socket.getInputStream()); 
        // 保存到服务器的本地
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("e:/readme2.txt")); 

        byte[] buf = new byte[1024];
        int len = bis.read(buf);
        while (len != -1) {
            bos.write(buf, 0, len);
            len = bis.read(buf);
        }

        bos.close();
        bis.close();
    }
}

网络协议最新文章

使用Easyswoole 搭建简单的Websoket服务

常见的数据通信方式有哪些？

Openssl 1024bit RSA算法---公私钥获取和处

加:2021-09-19 08:19:50 更:2021-09-19 08:20:20

360图书馆购物三丰科技阅读网日历万年历 2024年11日历

-2024/11/26 1:56:48-

图片自动播放器
↓图片自动播放器↓

TxT小说阅读器
↓语音阅读,小说下载,古典文学↓

一键清除垃圾
↓轻轻一点,清除系统垃圾↓

图片批量下载器
↓批量下载图片,美女图库↓

网站联系: qq:121756557 email:121756557@qq.com IT数码