JavaEE初阶---网络原理初识+网络编程套接字+网络原理之TCP_IP

前言：

通过本篇文章可以学习到：

• ❓1、局域网与广域网的概念

• ❓2、IP地址和端口号的概念

• ❓3、OSI七层网络协议

• ❓4、TCP/IP五层网络协议

• ❓5、利用UDP协议实现一个回显服务器程序

• ❓6、利用TCP协议实现一个回显服务器程序

• ❓7、多线程 / 线程池方法解决TCP实现回显服务器中的无法同时响应多个客户端请求的问题

• ❓8、五元组的概念

• ❓9、TCP的五层协议栈

• ❓10、应用层：了解应用层协议的模板，xml，json，probuffer

• ❓11、传输层：了解传输层的两个协议：TCP+UDP

• ❓12、了解TCP协议是如何保证可靠传输的

• ❓13、TCP协议中保证可靠传输的十个机制

  • ①、确认应答
  • ②、确认序号
  • ③、连接管理：TCP三次握手，TCP四次挥手（面试高频考点）
  • ④、滑动窗口
  • ⑤、流量控制
  • ⑥、拥塞控制
  • ⑦、延时应答
  • ⑧、捎带应答
  • ⑨、面向字节流导致的粘包问题
  • ⑩、TCP异常处理

• ❓14、了解网络层的ip协议

• ❓15、了解ip协议中的地址管理+路由选择

• ❓16、了解数据链路层中的协议：以太网

• ❓17、了解DNS域名解析

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文章目录：

1、局域网和广域网

• 1.1、局域网是什么以及如何组建
• 1.2、交换机和路由器
• 1.3、广域网

2、IP地址和端口号

• 2.1、IP地址
• 2.2、端口号

3、协议

• 3.1、协议分层
• 3.2、OSI七层网络模型
• 3.3、TCP五层网络模型
• 3.4、TCP/IP网络模型每一层都是怎样的
• 3.5、不同层的协议如何协助工作以及封装和分用

4、网络编程套用字

• 4.1、UDP和TCP的简述
• 4.2、传输层协议：UDP
• 4.3、使用UDP模拟实现最简单的客户端服务器程序：回显服务
• 4.4、关于127.0.0.1此本地环回ip
• 4.5、传输层协议：TCP
• 4.6、使用TCP模拟实现最简单的客户端服务器程序：回显服务
  • 4.6.1、TCP实现的回显服务器中存在的问题
  • 4.6.2、使用多线程or线程池解决此问题
  • 4.7、五元组
  • 4.8、协议类型不匹配时可以服务器和客户端进行交互吗？

5、TCP/IP五层协议栈

• 5.1、应用层
• 5.2、传输层(重点)
• 5.3、网络层
• 5.4、数据联络层

6、DNS域名域名解析

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1、局域网和广域网

1.1、局域网是什么以及如何组建

1.2、交换机和路由器

1.3、广域网

---

2、IP地址和端口号

2.1、IP地址

2.2、端口号

---

3、协议

3.1、协议分层

3.2、OSI七层网络模型

3.3、TCP五层网络模型

3.4、TCP/IP网络模型每一层都是怎样的

3.5、不同层的协议如何协助工作以及封装和分用

---

4、网络编程套用字

4.1、UDP和TCP的简述

①、首先了解什么是网络编程套用字

②、如何和操作系统进行交互

③、TCP和UDP的差别：

4.2、传输层协议：UDP

4.3、使用UDP模拟实现最简单的客户端服务器程序：回显服务

①、回显服务器的功能：

②、实现服务器的步骤：

package network;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;
import java.nio.charset.StandardCharsets;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 * Description:
 * User: Lenovo
 * Date: 2022-04-17
 * Time: 12:04
 */
public class UdpEchoServer {

    private DatagramSocket socket = null;

    public UdpEchoServer(int port) throws SocketException {
        socket = new DatagramSocket(port);
    }

    public void start() throws IOException {
        System.out.println("启动服务器！！！");

        while(true){
            DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[1024],1024);

            socket.receive(requestPacket);

            String request = new String(requestPacket.getData(),0,requestPacket.getLength(), StandardCharsets.UTF_8);

            String response = process(request);

            DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(response.getBytes(),0,response.getBytes().length,requestPacket.getSocketAddress());

            socket.send(responsePacket);

            System.out.printf("[%s:%d] req:%s reps:%s",requestPacket.getAddress().toString(),requestPacket.getPort(),request,response);

            System.out.println();

        }
    }

    private String process(String request) {
        return request;
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        UdpEchoServer udpEchoServer = new UdpEchoServer(9090);
        udpEchoServer.start();
    }
}

运行启动服务器：

③、实现客户端的步骤：

package network;

import java.io.IOException;
import java.net.*;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.Scanner;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 * Description:
 * User: Lenovo
 * Date: 2022-04-17
 * Time: 14:37
 */
public class UdpEchoClient {

    private DatagramSocket socket = null;
    private String ip;
    private int port;

    public UdpEchoClient(String ip,int prot) throws SocketException {
        socket = new DatagramSocket();
        this.ip = ip;
        this.port = prot;
    }

    public void start() throws IOException {
        System.out.println("启动客户端");
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        while(true){
            System.out.print("——>");

            String request = scanner.next();

            DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(request.getBytes(),0,request.getBytes().length, InetAddress.getByName(ip),port);

            socket.send(requestPacket);

            DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(new byte[1024],1024);

            socket.receive(responsePacket);

            String response = new String(responsePacket.getData(),0,responsePacket.getLength(), StandardCharsets.UTF_8);

            System.out.printf("req:%s reps:%s",request,response);

            System.out.println();
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        UdpEchoClient udpEchoClient = new UdpEchoClient("127.0.0.1",9090);
        udpEchoClient.start();
    }
}

④、启动客户端和服务器

⑤、基于上述知识实现一个英译汉服务器

package network;

import java.io.IOException;
import java.net.*;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.Scanner;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 * Description:
 * User: Lenovo
 * Date: 2022-04-17
 * Time: 14:37
 */
public class UdpEchoClient {

    private DatagramSocket socket = null;
    private String ip;
    private int port;

    public UdpEchoClient(String ip,int prot) throws SocketException {
        socket = new DatagramSocket();
        this.ip = ip;
        this.port = prot;
    }

    public void start() throws IOException {
        System.out.println("启动客户端");
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        while(true){
            System.out.print("——>");

            String request = scanner.next();

            DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(request.getBytes(),0,request.getBytes().length, InetAddress.getByName(ip),port);

            socket.send(requestPacket);

            DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(new byte[1024],1024);

            socket.receive(responsePacket);

            String response = new String(responsePacket.getData(),0,responsePacket.getLength(), StandardCharsets.UTF_8);

            System.out.printf("req:%s reps:%s",request,response);

            System.out.println();
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        UdpEchoClient udpEchoClient = new UdpEchoClient("127.0.0.1",9090);
        udpEchoClient.start();
    }
}

4.4、关于127.0.0.1此本地环回ip

建议参考此博客

4.5、传输层协议：TCP

4.6、使用TCP模拟实现最简单的客户端服务器程序：回显服务

①、实现服务器：

②、运行服务器

③、实现客户端

④、运行客户端

⑤、资源关闭

⑥、构造方法中绑定端口的总结：

4.6.1、TCP实现的回显服务器中存在的问题

问题原因：

4.6.2、使用多线程or线程池解决此问题

①、多线程版本：

②、线程池版本：

③、二者最终的处理结果：

4.7、五元组

4.8、协议类型不匹配时可以服务器和客户端进行交互吗？

---

5、TCP/IP五层协议栈

TCP/IP五层协议栈都介绍什么：

5.1、应用层

①、一个应用层设计的例子：

②、设计一个应用层协议主要的两个工作：

1、明确传输的信息
2、明确数据的组织格式

③、应用层协议中的模板

④、xml模板

⑤、json模板

⑥、Probuffer模板

⑦、Probuffer和json应用范围

⑧、总结

5.2、传输层

①、端口

②、传输层协议：UDP

③、传输层协议：TCP(面试中的重点)

a、TCP的报头：(先简单了解)

b、TCP的一些核心机制

c、保障可靠传输的一些机制：

①、 确认应答：

②、确认序号：

③、连接管理（TCP三次握手+四次挥手）

④、滑动窗口：

⑤、流量控制：

⑥、拥塞控制

⑦、延时应答

⑧、捎带应答

⑨、面向字节流–粘包问题

⑩、TCP异常处理

5.3、网络层

①、IP协议报头：

②、地址管理：

③、路由选择

5.4、数据链路层

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6、域名解析

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