计算机网络，网络模型，TCP/UDP协议，InetAddress类，基于TCP的网络编程（JAVA基础十四）
目录
- 一、什么是网络
-
- 1.1 概念
- 1.2 计算机网络
- 1.3 网络模型【重点】
-
- 1.3.1 OSI参考模型
- 1.3.2 TCP/IP模型
- 二、常见协议
-
- 2.1 TCP【重点】
- 2.2 UDP
- 2.3 IP
- 2.4 端口号
- 三、InetAddress类
- 四、基于TCP的网络编程【重点】
一、什么是网络
1.1 概念
由点和线构成，表示诸多对象间的相互联系。
1.2 计算机网络
为实现资源共享和信息传递，通过通信线路连接起来的若干主机（Host）。
常见计算机网络：
- 互联网：（Internet）点与点相连。
- 万维网：（WWW – World Wide Web）端与端相连。
- 物联网：（ IoT - Internet of things） 物与物相连。
- 网络编程：让计算机与计算机之间建立连接、进行通信。 ip port
1.3 网络模型【重点】
1.3.1 OSI参考模型
OSI（Open System Interconnect），即开放式系统互联。
- 是ISO组织在1985年研究的网络互联模型。
- 该体系结构标准定义了网络互联的七层框架（物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层）。
每层功能：
- 第七层：应用层负责文件访问和管理、可靠运输服务、远程操作服务。（HTTP、FTP、SMTP）。
- 第六层：表示层负责定义转换数据格式及加密，允许选择以二进制或ASCII格式传输。
- 第五层：会话层负责使应用建立和维持会话，使通信在失效时继续恢复通信。（断点续传）。
- 第四层：传输层负责是否选择差错恢复协议、数据流重用、错误顺序重排。（TCP、UDP）。
- 第三层：网络层负责定义了能够标识所有网络节点的逻辑地址。（IP地址）。
- 第二层：链路层在物理层上，通过规程或协议（差错控制）来控制传输数据的正确性。（MAC）。
- 第一层：物理层为设备之间的数据通信提供传输信号和物理介质。（双绞线、光导纤维）。
1.3.2 TCP/IP模型
- TCP/IP模型是因特网使用的参考模型，基于TCP/IP的参考模型将协议分成四个层次。
- 该模型中最重要的两个协议是TCP和IP协议。
每层功能：
- 第四层：应用层负责传送各种最终形态的数据，是直接与用户打交道的层，典型协议是HTTP、FTP等。
- 第三层：传输层负责传送文本数据，主要协议是TCP、UDP协议。
- 第二层：网络层负责分配地址和传送二进制数据，主要协议是IP协议。
- 第一层：接口层负责建立电路连接，是整个网络的物理基础，典型的协议包括以太网、ADSL等等。
二、常见协议
2.1 TCP【重点】
TCP协议：Transmission Control Protocol 传输控制协议：
- 是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。数据大小无限制。建立连接的过程需要三次握手，断开连接的过程需要四次挥手。
三次握手：
TCP 提供面向有连接的通信传输。面向有连接是指在数据通信开始之前先做好两端之间的准备工作。
所谓三次握手是指建立一个 TCP 连接时需要客户端和服务器端总共发送三个包以确认连接的建立。在 socket 编程中，这一过程由客户端执行 connect 来触发
四次挥手：
四次挥手即终止 TCP 连接，就是指断开一个 TCP 连接时，需要客户端和服务端总共发送 4 个包以确认连接的断开。在 socket 编程中，这一过程由客户端或服务端任一方执行 close 来触发。
2.2 UDP
UDP协议：User Datagram Protocol 用户数据报协议：
- 是一种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，每个包的大小64KB。
包的术语：
TCP协议可靠性：
TCP 滑动窗口
2.3 IP
IP协议：Internet Protocol Address 互联网协议地址/网际协议地址：
- 分配给互联网设备的数字标签（唯一标识）。
IP地址版本：
- IPV4：4字节32位整数，并分成4段8位的二进制数，每8位之间用圆点隔开，每8位整数可以转换为一个0~255的十进制整数。
格式：D.D.D.D 例如：255.255.255.255- IPV6：16字节128位整数，并分成8段十六进制数，每16位之间用圆点隔开，每16位整数可以转换为一个0~65535的十进制数。
格式：X.X.X.X.X.X.X.X 例如：FFFF.FFFF.FFFF.FFFF.FFFF.FFFF.FFFF.FFFF
IP地址分类：
- A类：政府机构，1.0.0.1 ~ 126.255.255.254
- B类：中型企业，128.0.0.1 ~ 191.255.255.254
- C类：个人用户，192.0.0.1 ~ 223.255.255.254
- D类：用于组播，224.0.0.1 ~ 239.255.255.254
- E类：用于实验，240.0.0.1 ~ 255.255.255.254
- 回环地址：127.0.0.1，指本机，一般用于测试使用。
查看IP命令：ipconfig / ifconfig
测试IP命令：ping D.D.D.D
2.4 端口号
端口号：在通信实体上进行网络通讯的程序的唯一标识。
端口分类：
- 公认端口：0~1023
- 注册端口：1024~49151
- 动态或私有端口：49152~65535
常用端口：
- MySql：3306
- Oracle：1521
- Tomcat：8080
- SMTP：25
- Web服务器：80
- FTP服务器：21
三、InetAddress类
概念：表示互联网协议（IP）地址对象，封装了与该IP地址相关的所有信息，并提供获取信息的常用方法。
常见方法：
| 方法名 | 描述 |
|---|---|
| public static InetAddress getLocalHost() | 获得本地主机地址对象 |
| public static InetAddress getByName(String host) | 根据主机名称获得地址对象 |
| public static InetAddress[] getAllByName(String host) | 获得所有相关地址对象 |
| public String getHostAddress() | 获取IP地址字符串 |
| public String getHostName() | 获得IP地址主机名 |
案例演示：
import java.net.InetAddress;
/**
* 演示InetAddress类的使用
* (1)创建本机IP地址对象
* (2)创建局域网IP地址对象
* (3)创建外网IP地址对象
*/
public class Demo1 {
public static void main(String[] args) throws Exception{
//1创建本机IP地址对象
//1.1getLocalhost()方法 -- 获得本地主机地址对象 Local 本地 host 主机
InetAddress localHost = InetAddress.getLocalHost();
//2.getHostAddress-ip地址 getHostName():主机名
System.out.println(localHost.getHostAddress() + " "+localHost.getHostName());
//1.2getByName("ip地址");
InetAddress byNameAddress = InetAddress.getByName("10.70.20.80");
System.out.println(byNameAddress.getHostAddress() + " "+byNameAddress.getHostName());
//1.3getByName("127.0.0.1");
InetAddress byName = InetAddress.getByName("10.70.20.20");
System.out.println(byName.getHostAddress()+ " "+ byName.getHostName());
int i = Runtime.getRuntime().exec("ping " + byName.getHostName()).waitFor();
System.out.println(i==0);
InetAddress[] allByName = InetAddress.getAllByName("127.0.0.1");
for (InetAddress inetAddress : allByName) {
System.out.println(inetAddress.getHostName());
}
System.out.println("=================");
//1.4getByName("localhost");
InetAddress localhost = InetAddress.getByName("www.lcw.com");
System.out.println(localHost.getHostAddress()+" "+localHost.getHostName());
//2创建局域网IP地址对象
InetAddress byName1 = InetAddress.getByName("192.168.31.128");
System.out.println(byName1.getHostAddress()+" "+byName1.getHostName());
//3创建外网IP地址对象 www.baidu.com isReachable
InetAddress byName2 = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
System.out.println(byName2.getHostAddress()+" "+byName2.getHostName());
InetAddress[] allByName1 = InetAddress.getAllByName("www.baidu.com");
for (InetAddress inetAddress : allByName1) {
System.out.println(inetAddress.getHostAddress()+" "+inetAddress.getHostName());
}
}
}
四、基于TCP的网络编程【重点】
Socket编程：
- Socket（套接字）是网络中的一个通信节点。
- 分为客户端Socket与服务器ServerSocket。
- 通信要求：IP地址 + 端口号。
开发步骤：
- 建立通信连接（会话）：服务器
- 创建ServerSocket，指定端口号。
- 调用accept等待客户端接入。
- 客户端请求服务器：
- 创建Socket，指定服务器IP + 端口号。
- 使用输出流，发送请求数据给服务器。
- 使用输入流，接收响应数据到客户端（等待）
- 服务器响应客户端。
- 使用输入流，接收请求数据到服务器（等待）。
- 使用输出流，发送响应数据给客户端。
案例演示1：TCP编程实现客户端发送数据给服务器端
public class TcpServer {
public static void main(String[] args) throws Exception{
//1 创建ServerSocket 并指定端口号
ServerSocket listener=new ServerSocket(8899);
//2 调用accept(),接收客户端请求,阻塞方法(如果没有客户端请求，则阻塞)
System.out.println("服务器已启动...");
Socket socket=listener.accept();
//3 获取输入流，读取客户端发送的数据
InputStream is=socket.getInputStream();
BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(is,"utf-8"));
String data=br.readLine();
System.out.println("客户发送:"+data);
//4 获取输出流，发送数据给客户端[可选]
//5 关闭释放资源
br.close();
socket.close();
listener.close();
}
}
public class TcpClient {
public static void main(String[] args) throws Exception{
//1 创建客户端套接字，并指定服务器的地址和端口号
Socket socket=new Socket("192.168.0.103", 8899);
//2 获取输出流，发送数据给服务器
OutputStream os=socket.getOutputStream();
BufferedWriter bw=new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(os,"utf-8"));
bw.write("好久不见");
//3 获取输入流，读取服务器回复的数据[可选]
//4 关闭释放资源
bw.close();
socket.close();
}
}
案例演示2：TCP编程实现客户端上传文件给服务器端
public class TcpFileServer {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//1创建ServerSocket
ServerSocket listener=new ServerSocket(9999);
//2侦听,接收客户端请求
System.out.println("服务器已启动.........");
Socket socket=listener.accept();
//3获取输入流
InputStream is=socket.getInputStream();
//4边读取，边保存
FileOutputStream fos=new FileOutputStream("d:\\002.jpg");
byte[] buf=new byte[1024*4];
int count=0;
while((count=is.read(buf))!=-1) {
fos.write(buf,0,count);
}
//5关闭
fos.close();
is.close();
socket.close();
listener.close();
System.out.println("接收完毕");
}
}
public class TcpFileClient {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//1创建Socket
Socket socket=new Socket("192.168.0.103", 9999);
//2获取输出流
OutputStream os=socket.getOutputStream();
//3边读取文件，边发送
FileInputStream fis=new FileInputStream("d:\\001.jpg");
byte[] buf=new byte[1024*4];
int count=0;
while((count=fis.read(buf))!=-1) {
os.write(buf,0,count);
}
//4关闭
fis.close();
os.close();
socket.close();
System.out.println("发送完毕");
}
}
案例演示3：TCP实现多个客户端发送数据给服务器端
SocketThread类：
public class SocketThread extends Thread{
private Socket socket;
public SocketThread(Socket socket) {
this.socket=socket;
}
@Override
public void run() {
if(socket!=null) {
BufferedReader br=null;
try {
InputStream is = socket.getInputStream();
br=new BufferedReader(new InputStreamReader(is,"utf-8"));
while(true) {
String data=br.readLine();
if(data==null) {//客户端已经关闭
break;
}
System.out.println(socket.getInetAddress()+"说:"+data);
if(data.equals("886")||data.equals("byebye")) {
break;
}
}
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
//e.printStackTrace();
}finally {
try {
br.close();
socket.close();
System.out.println(socket.getInetAddress()+"退出了...");
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
TCPServer类：
public class TcpServer {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//1创建ServerSocket
ServerSocket listener=new ServerSocket(10086);
//2调用accept(),接收客户端请求
System.out.println("服务器已启动..........");
while(true) {
Socket socket=listener.accept();
System.out.println(socket.getInetAddress()+"进来了.........");
//创建线程对象，负责接收数据
new SocketThread(socket).start();
}
}
}
TCPClient类：
public class TcpClient {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//1创建Socket
Socket socket=new Socket("192.168.0.103", 10086);
//2获取输出流
OutputStream os=socket.getOutputStream();
BufferedWriter bw=new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(os,"utf-8"));
//3控制输入
Scanner input=new Scanner(System.in);
while(true) {
String data=input.nextLine();
bw.write(data);
bw.newLine();//发送换行符
bw.flush();
if(data.equals("886")||data.equals("byebye")) {
break;
}
}
//4关闭
bw.close();
socket.close();
}
}