网络编程入门 TCP/IP 协议 端口 IP 软件结构

一、软件结构

C/S结构︰全称为Cliert/Server结构，是指客户端和服务器结构。常见程序有QQ、迅雷等软件。这里有一个文件上传案例C/S结构

B/S结构︰全称为BrowserlServer结构，是指浏览器和服务器结构。常见浏览器有谷歌、火狐等。

两种架构各有优势，但是无论哪种架构，都离不开网络的支持。网络编程，就是在一定的协议下，实现两台计算机的通信的程序。

二、网络通信协议

网络通信协议∶通过计算机网络可以使多台计算机实现连接，位于同一个网络中的计算机在进行连接和通信时需要遵守一定的规则，这就好比在道路中行驶的汽车一定要遵守交通规则一样。在计算机网络中，这些连接和通信的规则被称为网络通信协议，它对数据的传输格式、传输速率、传输步骤等做了统一规定，通信双方必须同时遵守才能完成数据交换。

TCP/IP协议︰传输控制协议/因特网互联协议(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)，是Internet最基本、最广泛的协议。它定义了计算机如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。它的内部包含一系列的用于处理数据通信的协议，并采用分层模型，每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。

TCP/IP协议分层模型有：四层模型、五层模型、七层模型

四层：物理接口层、网络层、传输层、应用层
五层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层
七层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层

注意：不同人员关注的模型不一样，我们主要关注4层模型

上图中，TCP/IP协议中的四层分别是应用层、传输层、网络层和链路层，每层分别负责不同的通信功能。
链路层∶链路层是用于定义物理传输通道，通常是对某些网络连接设备的驱动协议，例如针对光纤、网线提供的驱动。
网络层∶网络层是整个TCP/IP协议的核心，它主要用于将传输的数据进行分组，将分组数据发送到目标计算机或者网络。
运输层∶主要使网络程序进行通信，在进行网络通信时，可以采用TCP协议，也可以采用UDP协议。应用层:主要负责应用程序的协议，例如HTTP协议、FTP协议等。

三、协议分类：

完成三次握手，连接建立后，客户端和服务器就可以开始进行数据传输了。由于这种面向连接的特性，TCP协议可以保证传输数据的安全，所以应用十分广泛，例如下载文件、浏览网页等。

四、网络编程三要素：协议，ip，端口号

1、协议

计算机网络通信必须遵守的规则，已经介绍过了，不再熬述。

2、IP地址

IP地址: 指互联网协议地址 ( Internet Protocol Address )，俗称IP。IP地址用来给一个网络中的计算机设备做唯一的编号。假如我们把"个人电脑"比作"一台电话"的话，那么"“IP地址"就相当于"电话号码””。

3、IP地址分类

a、IPv4

是一个32位的二进制数，通常被分为4个字节，表示成a.b.c.d 的形式，例如192.168.65.100。其中a、 b、c、d都是0~255之间的十进制整数，那么最多可以表示42亿个。

b、IPv6

由于互联网的蓬勃发展，IP地址的需求量愈来愈大，但是网络地址资源有限，使得IP的分配越发紧张。为了扩大地址空间，拟通过IPv6重新定义地址空间，采用128位地址长度，每16个字节一组，分成8组十六进制数，表示成 ABCD:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789，号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个网址，这样就解决了网络地址资源数量不够的问题。

4、IP常用命令

1. 查看本机IP地址，在控制台（win+R快捷键打开，输入cmd）输入∶

ipconfig

2. 检查网络是否连通

ping 空格 IP地址

如检查能否连接上 ip地址为192.168.178.1 的机器
ping 192.168.178.1

结果为0丢失则连接得上，否则为下边：

3、 修改window本地hosts文件，修改域名指向

进入地址

C:\Windows\System32\drivers\etc

找到hosts文件

用记事本打开文件

在最后新增如下内容：

127.0.0.1 www.diaolove.com

表示域名“www.diaolove.com”指向的ip为127.0.0.1，即本地。修改后文件内容如下：

注意：

  本机IP地址:127.0.0.1、localhost.

用tomcat测试是否成功
先去tomcat官网地址下载

https://tomcat.apache.org/

下载解压tomcat后，运行apache-tomcat-9.0.43\bin\startup.bat，待tomcat启动成功，本地就有了一个Web服务了。

这时再访问"www.diaolove.com:8080"，就可以看到有页面内容了：

这就是通过修改hosts文件来使域名指向某个IP的方式了，如果需要添加多条配置，直接在hosts文件下再新增一行内容就行了。

5、端口号

网络的通信，本质上是两个进程（应用程序）的通信。每台计算机都有很多的进程，那么在网络通信时，如何区分这些进程呢?

如果说IP地址可以唯一标识网络中的设备，那么端口号就可以唯一标识设备中的进程（应用程序)了。

端口号∶用两个字节表示的整数，它的取值范围是0~ 65535。其中，0~1023之间的端口号用于一些知名的网络服务和应用，普通的应用程序需要使用1024以上的端口号。如果端口号被另外一个服务或应用所占用，会导致当前程序启动失败。

利用 协议+IP地址+端口号 三元组合，就可以标识网络中的进程了，那么进程间的通信就可以利用这个标识与其它进程进行交互。

端口号:是一个逻辑端口,我们无法直接看到,可以使用一些软件查看端口号;
当我们使用网络软件一打开,那么操作系统就会为网络软件分配一个随机的端口号或者网络软件在打开的时候和系统要指定的端口号

五、 TCP通信程序

1、概述

TCP通信能实现两台计算机之间的数据交互，通信的两端，要严格区分为客户端(Client )与服务端(Serverp)。

两端通信时步骤︰

 1.服务端程序，需要事先启动，等待客户端的连接。
 2.客户端主动连接服务器端，连接成功才能通信。服务端不可以主动连接客户端。

在Java中，提供了两个类用于实现TCP通信程序:
1.客户端︰java.net.Socket类表示。创建Socket对象，向服务端发出连接请求，服务端响应请求，两者建立连接开始通信。

2.服务端︰java.net.ServerSocket类表示。创建ServerSocket对象，相当于开启一个服务，并等待客户端的连接。

2、Socket类

Socket类:该类实现客户端套接字，套接字指的是两台设备之间通讯的端点。

构造方法

参数：
String host:服务器主机的名称/服务器的IP地址
int port:服务器的端口号

成员方法:
outputStream getoutputStream() 返回此套接字的徐出流。
Inputstream getInputstream() 返回此套接字的输入流。
void close() 关闭此套接字。

实现步骤;
1.创建一个客户端对象Socket,构造方法绑定服务器的IP地址和端口号
2.使用Socket对象中的方法getoutputstream()获取网络字节输出流outputStream对象
3.使用网络字节输出流outputstream对象中的方法write ,给服务器发送数据
4.使用Socket对象中的方法getInputStream()获取网络字节输入流Inputstream对象
5.使用网络字节输入流Inputstream对象中的方法read ,读取服务器回写的数据
6.释放资源.( Socket)

注意:
1.客户端和服务器端进行交互,必须使用socket中提供的网络流,不能使用自己创建的流对象2.当我们创建客户端对象Socket的时候,就会去请求服务器和服务器经过3次握手建立连通路这时
如果服务器没有启动,那么就会批出异常
ConnectException: Connection refused: connect
如果服务器己经启动,那么就可以进行交互了

创建一个客户端类TCPClient

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

/**
 * @Description: TCP通信的客户端：向向服务器发送连接请求,给服务器发送数据,读取服务器回与的数据$
 * 表示客户端的类:
 * java.net.Socket:此类实现客户端套接字(也可以就叫"套接字”)。套接字是两台机器间通信的端点。套接字:包含了IP地址和端口号的网络单位
 *
 * 实现步骤;
 * 1.创建一个客户端对象Socket,构造方法绑定服务器的IP地址和端口号
 * 2.使用Socket对象中的方法getoutputstream()获取网络字节输出流outputStream对象
 * @Author: dyq
 * @Date: $
 */
public class TCPClient {
     
    public static void main(String[] args) throws IOException {
     
        //创建一个客户端对象Socket,构造方法绑定服务器的IP地址和端口号
        Socket socket =new Socket("127.0.0.1", 8888);
        //2.使用Socket对象中的方法getoutputstream()获取网络字节输出流outputStream对象

        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        //3.使用网络字节输出流outputstream对象中的方法write ,给服务器发送数据
        os.write("你好服务器".getBytes());
        //4.使用Socket对象中的方法getInputStream()获取网络字节输入流Inputstream对象
        InputStream is = socket.getInputStream();
        //5.使用网络字节输入流Inputstream对象中的方法read ,读取服务器回写的数据
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int len = is.read(bytes);
        System.out.println(new String(bytes,0,len));
       //6.释放资源.( Socket)
        socket.close();

    }
}

3、ServerSocket类

构造方法：

TCP通信的服务器端:接收客户端的请求,读取客户端发送的数据,给客户端回写数据表示服务器的类:
java.net.Serversocket:此类实现服务器套接字。

构造方法:
serversocket(int port)创建绑定到特定端口的服务器套接字。

服务器端必须明确一件事情,必须的知道是哪个客户端请求的服务器
所以可以使用accept方法获取到请求的客户端对象Socket

成员方法:
Socket accept()侦听并接受到此套接字的连接。

创建一个服务端TCPServer:

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

/**
 * @Description: TCP通信的服务器端:接收客户端的请求,读取客户端发送的数据,给客户端回写数据表示服务器的类:
 *       java.net.Serversocket:此类实现服务器套接字。
 *   构造方法:
 *       serversocket(int port)创建绑定到特定端口的服务器套接字。
 * 服务器端必须明确一件事情,必须的知道是哪个客户端请求的服务器
 * 所以可以使用accept方法获取到请求的客户端对象Socket
 *
 * 成员方法:
 * Socket accept()侦听并接受到此套接字的连接。
 *
 *      服务器的实现步骤:
 *       1.创建服务器ServerSocket对象和系统要指定的端口号
 *       2.使用ServerSocket对象中的方法accept,获取到请求的客户端对象Socket
 *       3.使用Socket对象中的方法getInputstream()获取网络字节输入流Inputstream对象
 *       4.使用网络字节输入流Inputstream对象中的方法read ,读取客户端发送的数据
 *       5.使用Socket对象中的方法getoutputstream()获取网络字节输出流outputstream对象
 *       6.使用网络字节输出流outputStream对象中的方法write ,给客户端回写数据
 *       7.释放资源(Socket, serversocket)$
 * @Author: dyq
 * @Date: $
 */
public class TCPServer {
     
    public static void main(String[] args) throws IOException {
     
       // 1.创建服务器ServerSocket对象和系统要指定的端口号
        ServerSocket server = new ServerSocket(8888);
      //  2.使用ServerSocket对象中的方法accept,获取到请求的客户端对象Socket
        Socket socket = server.accept();
      //3.使用Socket对象中的方法getInputstream()获取网络字节输入流Inputstream对象
        InputStream is = socket.getInputStream();
      //4.使用网络字节输入流Inputstream对象中的方法read ,读取客户端发送的数据
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int len = is.read(bytes);
        System.out.println(new String(bytes,0,len));
      //5.使用Socket对象中的方法getoutputstream()获取网络字节输出流outputstream对象
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
      // 6.使用网络字节输出流outputStream对象中的方法write ,给客户端回写数据
        os.write("收到谢谢".getBytes());
       //7.释放资源(Socket, serversocket)$
        socket.close();
        server.close();
    }
}

先启动服务端，然后打开电脑管家网络可以看到8888的端口

然后启动客户端，控制台可以看到他们交互。


好了TCP通信就写到这里，感谢你的观看有什么不足之处，
欢迎指正，ღ( ´･ᴗ･` )比心