JAVA网络编程基础知识

网络编程

定义：什么是网络编程

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。网络编程就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。下面先对网络编程的一些基础知识进行介绍，最后给出使用Java语言进行网络编程的实例。

网络编程的三要素

ip：

网络中每台计算机的唯一标识，通过ip地址可以找到指定的计算机

端口：

用户标识进程的逻辑地址，通过端口可以找到指定进程。有效端口为0-65535，其中0-1024端口为系统端口，一般不能被使用。

协议：

协议是定义的通信规则。

TCP协议：是在通信的两台设备之间建立连接通道，对传输的数据大小没有限制，但是因为建立连接，可靠一些，但是速度会慢一些。TCP协议又称为三次握手协议，因为建立过程有三步，发送请求、获取反馈、建立连接。通常使用的蓝牙、打电话都是TCP协议。

UDP协议：需要将数据打包，因为包有大小，所以对数据大小有限制，UDP是不用建立连接的，不保证待接收方一定会接收到消息，所以不可靠，但是因为不建立连接，速度要快一些。

还有其他的Http/Https/ip等协议。

分层模型

七层模型：

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。

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。

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。

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。

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）

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）。

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）。

四层模型：

上面所讲到的ISO/OSI七层模型目前只是一个模型，在实际的网络传输中其实并不是这样使用的，实际的网络传输中使用的其实是TCP/IP四层模型。分别是网络接口层、网际互联层、传输层、应用层。

网络接口层：对应物理层、数据链路层

 负责监视数据在主机和网络之间的交换。事实上，TCP/IP本身并没有定义该层的协议，而由参与互连的各个网络使用自己的物理层和数据链路层协议，然后与TCP/IP的网络接入层进行链接
 地址解析协议（ARP）工作在此层，即OSI参考模型的数据链路层：ARP就是将IP地址翻译成mac 地址，因为在整个互联网内传输需要IP 地址，但是在同一个网段之内（局域网）传输数据就不是使用IP 地址，而是需要使用mac 地址。
 例如，在同一个局域网内传输数据，电脑点击发送数据，而发送的目标是我同局域网内的另一台计算机，点击之后数据就会发送到网线上，网线就会把你的请求发送到交换机上，交换机只能识别mac 地址，不认识IP地址
 注意，局域网内部使用交换机，而在局域网之间的连接是通过路由器（路由器是用来进行跨网络通信的，在同一个网络内通信只需要交换机即可）
 所以还是需要再学习交换机、路由器等网络设备及其作用、原理

网际互联层：对应网络层

主要解决主机到主机的通信问题。它所包含的协议设计数据包在整个网络上的逻辑传输。
该层有三个主要协议：网际协议（IP）、互联网组管理协议（IGMP）、互联网控制报文协议（ICMP）

传输层：对应传输层

为应用层实体提供端到端的通信功能，保证了数据包的顺序传送及数据的完整性。
 该层定义了两个主要的协议：传输控制协议（TCP）、用户数据报协议（UDP）。QQ传输使用的就是UDP协议
 还需要深入学习，比如TCP/IP三次握手（为什么要三次握手，搜索“什么是两军问题”，其实三次握手也不能达到绝对可靠，但是相对来说三次已经相当可靠了，如果再握手更多次就太费时间了，太少的话就不能保证足够可靠）

应用层：对应会话层、表示层、应用层

为用户提供所需要的各种服务
例如：FTP、Telnet、DNS、SMTP等

UDP编程：

package socket.udp.send;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException;
import java.net.UnknownHostException;

public class Send {
public static void main(String[] args) throws IOException {

    //1、创建对象
    DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10004) ;

    //2、声明数据
    String str = "hello udp";

    /*              发送的字节数     发送的字节数组的长度      发送的主机                发送的端口
     * DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port) 
            构造数据报包，用来将长度为 length 的包发送到指定主机上的指定端口号。
     */
    DatagramPacket dp = new DatagramPacket(str.getBytes(),
            str.getBytes().length,InetAddress.getLocalHost(),10003);

    //发送数据
    ds.send(dp);


    byte[] buf = new byte[1024];
    DatagramPacket dp1 = new DatagramPacket(buf,buf.length);

    //2、准备接受数据
    ds.receive(dp1);


    buf = dp1.getData();//获取数据
    int len = dp1.getLength();
    String ip = dp1.getAddress().getHostAddress();
    int port = dp1.getPort();

    System.out.println(ip+"，端口是："+port+"，发送数据："+new String(buf,0,len));



    }
}


package socket.udp.rec;

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

public class Rec {

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

    //1、创建对象
    DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10003) ;

    //构建接收的数据包
    byte[] buf = new byte[1024];
    DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf,buf.length);

    //2、准备接受数据
    ds.receive(dp);


    buf = dp.getData();//获取数据
    int len = dp.getLength();
    String ip = dp.getAddress().getHostAddress();
    int port = dp.getPort();

    System.out.println(ip+"，端口是："+port+"，发送数据："+new String(buf,0,len));



    //2、声明数据
    String str = "hello 个铲铲。。。";

    /*              发送的字节数     发送的字节数组的长度      发送的主机                发送的端口
     * DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port) 
            构造数据报包，用来将长度为 length 的包发送到指定主机上的指定端口号。
     */
    DatagramPacket dp1 = new DatagramPacket(str.getBytes(),
            str.getBytes().length,InetAddress.getLocalHost(),10004);

    //发送数据
    ds.send(dp1);

    }

}

Socket

通过Socket实现TCP编程

分别编写客户端和服务器，分为如下几个个步骤。

    客户端                                     服务器 
1.创建套接字（客户端的Socket对象）                1.创建套接字（服务器的Sokcet对象）
2.声明输出数据                                   2.接受客户端对象
3.分析数据                                       3.获取客户端的流对象
4.关闭                                           4.读取数据
                                                 5.打印数据
                                                 6.关闭