nodejs——网络编程模块

nodejs学习笔记之网络编程

了解一下OSI七层模型
 
OSI层
功能
TCP/IP协议
应用层
文件传输,电子邮件,文件服务,虚拟终端
 TFTP,HTTP,SNMP,FTP,SMTP,DNS,Telnet
表示层
数据格式化,代码转换,数据加密
-
会话层
数据格式化,代码转换,数据加密
-
传输层
提供端对端的接口
TCP,UDP
网络层
为数据包选择路由
IP,ICMP,RIP,OSPF,BGP,IGMP
数据链路层
传输有地址的帧以及错误检测功能
SLIP,CSLIP,PPP,ARP,RARP,MTU
物理层
 以二进制数据形式在物理媒体上传输数据
ISO2110,IEEE802,IEEE802.2
 
主要内容
  • TCP(传输控制协议)
  • UDP(用户数据包协议)
  • HTTP(超文本传输协议)
  • Websocket
  • 网络服务与安全(cryto tls https)
 
 
TCP特征
 
  • 面向连接的协议 
  • 需要三次握手

nodejs——网络编程模块_第1张图片

 
TCP服务实践(一)
 
创建服务端:
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var  net = require( 'net' );
  
var  server = net.createServer( function (socket) {
     //新的连接
     socket.on( 'data' function (data) {
         console.log( '服务端接收到客户端的消息:'  + data.toString());
         socket.write( '服务端回应:你好' );
     });
     socket.on( 'end' function () {
         console.log( '服务端断开连接' );
     });
});
  
server.listen(8124,  function () {
     console.log( 'TCP服务创建' );
});
 
TCP服务实践(二)
 
创建客户端:
 
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var  net = require( 'net' );
  
var  client = net.connect({port:8124},  function () {
     console.log( '客户端连接成功' );
     client.write( '客户端发起问候:你好' );
});
  
client.on( 'data' function (data) {
     console.log( '客户端接收服务端消息:'  + data.toString());
     client.end();
});
  
client.on( 'end' function () {
     console.log( '客户端断开连接' );
});
 
TCP服务的事件(一)
 
  • 服务器事件
    • listening:server.listen()
    • connection:net.createServer()
    • close:server.close()
    • error
 
 
TCP服务的实践(二)
 
  • 连接事件
    • data:一端执行write(),另一端触发该事件
    • end:任意一端断开连接,触发该事件
    • connect:该事件用于客户端,当套接字服务端连接成功时触发
    • drain:当任意一端触发write(),当前这端会触发该事件
    • error:当异常发生时,触发该事件
    • close:当套接字结束时,触发该事件
    • timeout:当一定时间后连接不再活跃时,触发该事件
 
 
TCP小结
 
  • 面向连接(建立通信线路:建立、使用、释放)
  • 三次握手(建立连接的过程)
  • nodejs实现(net模块)
 
UDP特征
 
  • 无连接
  • 不可靠的信息服务
  • 在网络差的情况,丢包严重
  • 既可以客户端发送消息,又可以做服务端接收消息
  • 使用场景:对丢包要求不高的场景(音频、视频、DNS服务)
 
UDP服务实践(一)
创建服务端:
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var  dgram = require( 'dgram' );
  
var  server = dgram.createSocket( 'udp4' );
  
server.on( 'message' function (msg, rinfo) {
     console.log( '服务端获取信息:' +msg+ '来自:' +rinfo.address+ ':' +rinfo.port);
});
  
server.on( 'listening' function () {
     var  address = server.address();
     console.log( '服务端正在监听:' +address.address+ ':' +address.port);
});
  
server.bind(41234);
 
UDP服务实践(二)
创建客户端:
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var  dgram = require( 'dgram' );
  
var  client = dgram.createSocket( 'udp4' );
  
var  message =  new  Buffer( '我是客户端的消息' );
client.send(message, 0, message.length, 41234,  '127.0.0.1' function (err, bytes) {
     console.log( '客户端发送完成,关闭客户端' );
     client.close();
});
 
UDP套接字事件
  • message:当UDP套接字侦听网卡端口后,收到消息时会触发该事件,携带Buffer对象和远程地址信息
  • listening:当UDP开始侦听时,触发该事件
  • close:调用close()方法时,触发该事件
  • error:当出现异常时,触发该事件,如果不处理,会使进程退出
 
 
UDP小结
  • 面向无连接(不需要建立通信线路,把带有目的地址的包送到线路上)
  • 使用场景(对丢包要求不高,IP、UDP协议都是无连接的)
  • nodejs实现(dgram模块)
 
HTTP特征
  • 建立在TCP之上的应用层协议
  • 经典的模式:B/S
  • 知名HTTP标准:RFC2616(W3C和IETF)
 
HTTP服务实践(一)
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创建服务端:
var  http = require( 'http' );
  
http.createServer( function (req, res) {
     res.writeHead(200, { 'Content-type' 'text/plain' });
     res.end( 'Hello world!\n' );
}).listen(8000);
  
console.log( '服务器已开启' );
 
HTTP报文
  • 第一部分:经典的TCP三次握手 
 
  • 第二部分:客户端(curl)发送请求报文
 
  • 第三部分:服务器响应(包含响应头和响应体)
 
  • 第四部分:结束会话
 
 
 
HTTP服务实践(二)
创建客户端:
 
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var  http = require( 'http' );
  
var  options = {
     hostname:  '127.0.0.1' ,
     port: 8000,
     method:  'GET' ,
     path:  '/'
};
  
var  req = http.request(options,  function (res) {
     console.log( 'Status:' +res.statusCode);
     console.log( 'Headers:' +JSON.stringify(res.headers));
     res.setEncoding( 'utf-8' );
     res.on( 'data' function (chunk) {
         console.log(chunk);
     });
});
  
req.end();
 
HTTP服务的事件(一)
  • 服务端事件 
    • connection 
    • request
    • close
    • checkContinue
    • connect
    • upgrade
    • clientError
 
HTTP服务的事件(二)
  • 客户端事件
    • response 
    • socket
    • connect
    • upgrade
    • continue
 
HTTP小结
  • HTTP建立在TCP之上的协议
  • 客户端的请求可以通过模拟完成(curl、http_client.js、浏览器等)
  • nodejs实现(http模块)
 
Websocket特征
  • 建立在http服务之上
  • 连接建立之后会upgrade至数据帧协议,进而实现服务端和客户端的交互
  • 全双工通信
 
Websocket实例(socketio)
 
socketio文档
socketio例子
 
 
Websocket小结
  • 全双工通信 
  • 创建http服务后会切换协议
  • nodejs实现(ws、socket.io模块)
 
网络服务与安全
安全连接的过程:
  • 根据数字证书进行认证
  • 进行加密传输
    • 交换公钥 
    • 客户端使用服务端的公钥进行加密
    • 服务端使用服务端私钥就行解密
    • 服务端使用客户端的公钥进行加密
    • 客户端使用客户端的私钥解密
 
 
网络编程小结
  • 了解OSI七层模型
  • 重点学习传输层(TCP、UDP)和应用层(HTTP、Websocket)协议的nodejs实现

  • 初步了解网络传输安全



nodejs——网络编程模块

net模块提供了一个异步网络包装器,用于TCP网络编程,它包含了创建服务器和客户端的方法。dgram模块用于UDP网络编程。

参考链接:https://nodejs.org/api/net.html, https://nodejs.org/api/dgram.html

一、TCP Server

net模块通过net.createServer方法创建TCP服务器,通过net.connect方法创建客户端去连接服务器。

1、通过net模块创建一个TCP Server

复制代码
// server.js

var net = require('net');

// 创建TCP服务器
var server = net.createServer(function(socket) {
    console.log('client connected');

    // 监听客户端的数据
    socket.on('data', function(data) {
        console.log('server got data from client: ', data.toString());
    });
    // 监听客户端断开连接事件
    socket.on('end', function(data) {
        console.log('connection closed');
    });
    // 发送数据给客户端
    socket.write('Hello\r\n');
});

// 启动服务
server.listen(8080, function() {
    console.log('server bound');
});
复制代码

2、创建一个客户端

复制代码
// client.js

var net = require('net');

// 连接服务器
var client = net.connect({port: 8080}, function() {
    console.log('connected to server');
    client.write('World!\r\n');
});

// 接收服务端的数据
client.on('data', function(data) {
    console.log('client got data from server: ', data.toString());
    // 断开连接
    client.end();
});

// 断开连接
client.on('end', function() {
    console.log('disconnected from server');
});
复制代码

在一个终端运行TCP服务器代码,另一个终端运行TCP客户端代码,结果如下:

nodejs——网络编程模块_第2张图片

二、简易聊天室服务器

1、简易聊天室服务端

首先创建TCP服务器;然后是接收客户端连接请求;获取客户端发送过来的数据;允许多个客户端同时连接,所以需要接收所有的用户连接;服务器广播数据,把来自客户端的数据转发送给其他所有客户端;最后把关闭连接的客户端从服务器广播列表中给删除掉。

复制代码
// chatServer.js

var net = require('net');

//第一步 创建TCP服务器
var server = net.createServer();
// 存储所有客户端socket
//第四步,服务器接收所有的用户连接
var sockets = [];
//第二步 接收客户端请求 server.on(
'connection', function(socket) { console.log('Got a new connection');   //第五步,服务器广播数据 sockets.push(socket);   //第三步,获取客户端发送过来的数据 socket.on('data', function(data) { console.log('Got data: ', data); sockets.forEach(function(otherSocket) { if (otherSoecket !== socket) { otherSocket.write(data); } }); ]); // 第六步,关闭连接客户端从服务器广播列表删除 socket.on('close', function() { console.log('A client connection closed'); var index = sockets.indexOf(socket); sockets.splice(index, 1); }); }); server.on('error', function(err) { console.log('Server error: ', err.message); }); server.on('close', function() { console.log('Server closed'); }); server.listen(8080);
复制代码

2、简易聊天室客户端 

先解释process模块

process模块是Node.js的一个全局模块,可以在任何地方直接使用而无需通过require方法引入。process模块允许获得或修改当前Node.js进程的设置。

process.stdin用于获取来自标准输入的可读流(Readable Stream)。

客户端代码

复制代码
// chatClient.js

var net = require('net');

process.stdin.resume();
process.stdin.setEncoding('utf8');

var client = net.connect({ port: 8080 }, function() {
    console.log('Connected to server');

    // 获取输入的字符串
    console.log('input: ');
    process.stdin.on('data', function(data) {
        // 发送输入的字符串到服务器
        console.log('input: ');
        client.write(data);

        // 输入 'close' 字符串时关闭连接
        if (data === 'close\n') {
            client.end();
        }
    });
});

// 获取服务端发送过来的数据
client.on('data', function(data) {
    console.log('Other user\'s input', data.toString());
});

client.on('end', function() {
    console.log('Disconnected from server');
    // 退出客户端程序
    process.exit();
});
复制代码

一个终端窗口执行$ node chatServer.js运行服务器代码。

另外两个终端窗口执行$ node chatClient.js运行客户端代码。

结果如下:

nodejs——网络编程模块_第3张图片

三、UDP编程 

UDP通过dgram.createSocket创建服务。

1、服务器端代码

复制代码
// udpServer.js

var dgram = require("dgram");

var server = dgram.createSocket("udp4");

server.on("error", function(err) {
    console.log("server error:\n" + err.stack);
    server.close();
});

// 接收来自客户端的消息
server.on("message", function(msg, rinfo) {
    console.log("server got: " + msg.toString() + " from " + rinfo.address + ":" + rinfo.port);
});

// 监听服务
server.on("listening", function() {
    var address = server.address();
    console.log("server listening on " + address.address + ":" + address.port);
});

server.bind(41234);
// server listening 0.0.0.0:41234
复制代码

2、客户端

发送消息必须通过Buffer创建。

复制代码
// udpClient.js

var dgram = require('dgram');

var client = dgram.createSocket('udp4');
var message = new Buffer('hello shiyanlou');

client.send(message, 0, message.length, 41234, 'localhost', function(err, bytes) {
    client.close();
});
复制代码

运行结果如下

四、排错

1、Error: connect ECONNREFUSED 127.0.0.1:8080

服务器端口没开。

本文作者starof,因知识本身在变化,作者也在不断学习成长,文章内容也不定时更新,为避免误导读者,方便追根溯源,请诸位转载注明出处:http://www.cnblogs.com/starof/p/5056519.html有问题欢迎与我讨论,共同进步。 



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