16.1 网络概述
16.1.1 概念
由点和线构成,表示诸多对象间的相互联系。
16.1.2 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。
16.1.3 网络模型
16.1.3.1 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。
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)。
16.1.3.2 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。
16.1.4 网络编程总结
- 计算机网络:为实现资源共享、信息传递通过传出介质将若干台主机连接到一起的一个网络
- 计算机网络模型:
OSI
应用层 | 主要指的是程序 |
表示层 | 讲数据加密或者解密成二进制的数据 |
会话层 | 保持主机之间的连接 |
传输层 | 通过网络协议传输数据(TCP协议、UDP协议) |
网络层 | 分配IP地址(IP地址) |
网络数据链路层 | 保证准确性(MAC地址物理地址) |
物理层 | 进行数据传输 |
- TCP/IP
应用层 |
传输层 |
网络层 |
物理层 |
- 网络编程需要什么【重点 】
- 通信协议(TCP\UDP\HTTP)
- IP地址
- 端口号
网络编程三要素:协议、地址、端口号
16.2 常见协议
16.2.1 IP协议概述
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类地址 大型网络:网络地址.主机地址.主机地址.主机地址
B类地址 中型网络:网络地址.网络地址.主机地址.主机地址
C类地址 个人网络:网络地址.网络地址.网络地址.主机地址
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
测试IP命令:ping D.D.D.D
/** * 网络三要素之ip地址 * 1、概念 * a、什么是IP地址 (了解) * 分配给每一台主机的唯一数字标识 * * b、ipv4和ipv6 (了解) * ipv4:4个字节32位组成,每一段由8位组成。使用0~255之间的数字表示(应用) * ipv6:16个字节128位组成,每一段由32位组成。使用0~65535之间的数字表示 * c、ip地址的分类 A类地址 大型网络:网络地址.主机地址.主机地址.主机地址 B类地址 中型网络:网络地址.网络地址.主机地址.主机地址 C类地址 个人网络:网络地址.网络地址.网络地址.主机地址 * d、回路地址(自己与自己通信IP地址) (重要) * 域名 * 127.0.0.1 localhost * * DNS域名解析器:将域名解析成ip地址。一个ip地址可以对应多个域名 一个域名职能对应一个ip地址 * 默认情况下:DNS解析回去找到C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts文件去查找对应的域名解析, * 如果找不到会去DNS服务器中取查找 * 常见的DNS域名器:114.114.114.114 8.8.8.8 * * e、ip相关的命令 (重要) * ipconfig(查看本机的ip地址信息) ifconfig(Linux操作系统,查看本机的ip地址信息) * ping命令 (检查是否连接上了目标主机) * * https://www.baidu.com:80/ * * 2、应用 * java是面向对象的编程语言,在java使用InetAddress类表示ip地址信息 */
16.2.2 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 |
public class TestIP { /** * * //方式一:获取本机的InetAddress对象 * //通过本地的ip地址信息获取InetAddress对象 * InetAddress ia = InetAddress.getLocalHost(); * //InetAddress对象的常用方法 * //获取主机名(域名) * String hostName = ia.getHostName(); * System.out.println(hostName); * //获取ip地址 * String hostAddress = ia.getHostAddress(); * System.out.println(hostAddress); * //方式二:根据指定的主机名获取InetAddress对象 * InetAddress ia = InetAddress.getByName("www.baidu.com"); * //InetAddress对象的常用方法 * String hostName = ia.getHostName(); * System.out.println(hostName); * String hostAddress = ia.getHostAddress(); * System.out.println(hostAddress); * //方式三:根据指定的ip地址获取InetAddress对象 * InetAddress ia = InetAddress.getByName("14.215.177.38"); * System.out.println(ia.getHostName()); * System.out.println(ia.getHostAddress()); */ public static void main(String[] args) throws UnknownHostException { //创建InetAddress对象 //方式四:根据指定的主机名获取所有的InetAddress InetAddress[] ias = InetAddress.getAllByName("www.baidu.com"); //使用lambda表达式遍历 /*Arrays.stream(ias).forEach(ia ->{ System.out.println(ia.getHostAddress()); System.out.println(ia.getHostName()); });*/ //使用foreach循环遍历 for (InetAddress ia : ias) { System.out.println(ia.getHostAddress()); System.out.println(ia.getHostName()); } } }
16.3 端口号
16.3.1 端口号概述
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(端口的范围:0~65535之间):
- 公认端口:0~1023
- 注册端口:1024~49151
- 动态或私有端口:49152~65535 (指的是程序没有设置端口号系统默认随机分配的端口号)
常用端口号:
- MySql:3306
- Oracle:1521
- redis:6379
- Tomcat:8080
- SMTP:25
- Web服务器:80
- FTP服务器:21
注意:以后自己编写的程序的端口号最好设置在1024~65535之间即可
16.4 通信协议
16.4.1 通信协议概述
- 概念:
TCP:传输控制协议
特点:面向连接、安全可靠、效率低、基于字节流进行通信、数据大小无限制。
建立连接三次握手、断开连接四次挥手
通俗解释:打电话
UDP:数据报协议
特点:面向无连接、不安全、效率高、基于数据报包的形式通信、数据包大概在64kb
在java中使用Socket类来进行网络编程
Socket:套接字、指的是网络间的一个通信设备
2.基于TCP协议进行通信
- 案例:客户端发送消息,服务端进行接收
- 案例: 客户端通过Scanner录入数据发送消息。服务端进行使用多线程接收
- 案例:客户端上传图片到服务端,服务端发送数据到客户端
3.基于UDP协议进行通信
- 案例:发送端发送消息,接收端进行接收
- 案例:使用udp协议给飞秋发送数据
16.5 基于TCP协议通信
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):
- 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。
16.5.1 案例1
通过客户端向服务端发送信息
/** * 客户端程序 */ public class Client { public static void main(String[] args) throws IOException { //1、创建客户端Socket对象 Socket socket = new Socket("127.0.0.1",6666); //2、通过Socket对象获取输出流对象 OutputStream out = socket.getOutputStream(); //3、通过输出流对象写出数据 //将字符串转换成字节数组 字符串.getBytes("字符集"); out.write("hello,我是客户端!!!".getBytes()); //4、关闭资源 out.close(); socket.close(); } }
/** * 服务端程序 */ public class Server { public static void main(String[] args) throws IOException { //1、创建服务端端Socket对象 ServerSocket ss = new ServerSocket(6666); //2、通过ServerSocket对象获取Socket对象 //ss.accept()阻塞式方法。直到有客户端与之建立连接才会继续向下执行 Socket socket = ss.accept(); //3、通过Socket对象获取输入流对象 InputStream in = socket.getInputStream(); //4、通过输入流对象读出数据 int len; //表示读取到的字节的长度 byte[] buf = new byte[1024]; // 表示缓冲区 while((len = in.read(buf)) != -1){ //将字节数组转转成字符串 String str = new String(buf,0,len); System.out.println(str); } //5、关闭资源 in.close(); socket.close(); ss.close(); } }
16.5.2 案例2
基于多线程实现客户端服务端通信
/** * 客户端程序 */ public class Client { public static void main(String[] args) throws IOException { //创建Scanner对象 Scanner sc = new Scanner(System.in); while(true){ //1、创建客户端Socket对象 Socket socket = new Socket("localhost",6677); //2、获取输出流对象 OutputStream out = socket.getOutputStream(); //3、通过输出流对象写出数据 //获取输入的内容 next():用于获取输入的字符串(以空格为标记进行获取) nextLine():用于获取输入的字符串(以回车为标记进行获取) String words = sc.next(); if("886".equals(words)||"over".equals(words)){ //4、释放资源 out.close(); socket.close(); break; } out.write(words.getBytes()); //4、释放资源 out.close(); socket.close(); } } }
/** * 服务端程序 */ public class Server { public static void main(String[] args) throws IOException { //1、创建服务端Socket对象 ServerSocket ss = new ServerSocket(6677); System.out.println("服务端已开启等待客户端连接...."); while(true){ //2、获取Socket对象 Socket socket = ss.accept(); //获取客户端发送的信息 String ip = socket.getInetAddress().getHostAddress(); //创建线程来处理客户端的请求 new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { try { //3、通过Socket对象获取输入流 InputStream in = socket.getInputStream(); //4、通过输入流读取内容 BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(in)); String readLine = br.readLine(); System.out.println(ip+":"+readLine); //5、释放资源 in.close(); socket.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } }).start(); } } }
16.5.3 案例3
实现客户端文件上传功能,并从服务端向客户端发送数据
/** * 客户端程序 */ public class Client { //客户端向服务端发送图片 public static void main(String[] args) throws IOException { //1、创建Socket对象 Socket socket = new Socket("192.168.73.210",8899); //2、通过Socket获取输出流对象 OutputStream out = socket.getOutputStream(); //思路:从本地将图片读取出来,然后通过socket输出流立马写出去 FileInputStream fis = new FileInputStream("d:\\41.jpg"); byte[] buf = new byte[1024]; int len; while((len = fis.read(buf))!=-1){ //3、通过输出流写出数据 out.write(buf,0,len); } //告知服务器这边已经写完了 socket.shutdownOutput(); //从服务端接收到返回信息 InputStream in = socket.getInputStream(); BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(in)); System.out.println(br.readLine()); //4、释放资源 in.close(); fis.close(); out.close(); socket.close(); } }
/** * 服务端程序 */ public class Server { public static void main(String[] args) throws IOException { //1、创建ServerSocket对象 ServerSocket ss = new ServerSocket(8899); System.out.println("图片服务器已开启...."); while(true){ //2、获取Socket对象 Socket socket = ss.accept(); //开启线程执行上传图片操作 new Thread(new UploadThread(socket)).start(); } } } class UploadThread implements Runnable{ Socket socket; public UploadThread(Socket socket){ this.socket = socket; } @Override public void run() { //通过socket对象获取输入流 try { InputStream in = socket.getInputStream(); //思路:文件上传,读取到图片之后将图片保存在服务器上的upload文件夹中 String newFilename = UUID.randomUUID().toString().replace("-",""); FileOutputStream fos = new FileOutputStream("upload\\"+newFilename+".jpg"); byte[] buf = new byte[1024]; int len ; while((len = in.read(buf))!=-1){ fos.write(buf,0,len); } //获取输出流向客户端发送数据 OutputStream out = socket.getOutputStream(); out.write(("success!!!"+"upload\\"+newFilename+".jpg").getBytes()); //4、关闭资源 out.close(); fos.close(); in.close(); socket.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } }
16.6 基于UDP协议通信
16.6.1 案例1
发送端发送数据到接收端
public class Send { public static void main(String[] args) throws Exception { //1、基于UDP协议创建Socket对象 无需指定端口号ip地址 DatagramSocket ds = new DatagramSocket(); //2、创建数据包对象 byte[] buf = "你好接收端".getBytes(); DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf,buf.length, InetAddress.getByName("192.168.73.210"),9999); //3、发送数据包 ds.send(dp); //4、释放资源 ds.close(); } }
public class Receive { public static void main(String[] args) throws Exception { //1、基于UDP协议创建Socket对象 DatagramSocket ds = new DatagramSocket(9999); //2、创建数据包对象 byte[] buf = new byte[1024]; DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf,buf.length); //3、接受数据包 receive阻塞式的方法 ds.receive(dp); //4、解析数据包的数据 //从数据包中获取数据 byte[] data = dp.getData(); //从数据包中获取InetAddress对象 InetAddress inetAddress = dp.getAddress(); //从数据包中获取端口号 int port = dp.getPort(); //获取数据包的数据字节数长度 int length = dp.getLength(); String str = new String(data,0,length); System.out.println("ip:"+inetAddress.getHostAddress()); System.out.println("port:"+port); System.out.println("data:"+str); //5、释放资源 ds.close(); } }
16.6.2 案例2
使用UDP协议向飞秋发送数据
public class Send { public static void main(String[] args) throws Exception { //分析:只要搞清楚飞秋的数据包的格式 //1:100:主机名:昵称:32:hello,飞秋 //1、创建Socket对象 DatagramSocket ds = new DatagramSocket(); //2、创数据包对象 byte[] buf = "1:100:主机名:昵称:32:hello,飞秋".getBytes("GBK"); DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf,buf.length, InetAddress.getByName("192.168.73.210"),2425); //3、发送数据包 ds.send(dp); //4、释放资源 ds.close(); } }