Day11-网络编程

title: Day11-网络编程
date: 2020-07-03 21:15:05
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网络编程

网络模型
- OSI(Open System Interconnection 开放系统互连)参考模型
- TCP/IP参考模型
网络通讯要素
- IP地址
- 端口号
- 传输协议

网络参考模型

七层简述(OSI参考模型)

物理层：主要定义物理设备，网线接口类型、光纤接口类型、各种传输介质的传输速率。主要作用是传输比特流（就是0、1转化为电流强弱，到达后转为1、0，也成为数模转换与模数转换）。这一层的数据叫做比特
数据链路层：主要将物理层接收的数据进行MAC地址（网卡地址）的封装与解封装。常把这一层的数据叫做帧。这一层工作的设备是交换机，数据通过交换机来传输
网络层：主要将从下层接收到的数据进行IP地址（例如：192.168.0.1）的封装与解封装。在这一层工作的设备是路由器，常把这一层的数据叫做数据包
传输层：定义了一些传输数据的协议和端口号（www端口80等），如：
- TCP（传输控制协议，传输效率低，可靠性强，用于传输可靠性要求高，数据量大的数据）
- UDP（用户数据报协议，与TCP特性相反，用于传输可靠性要求不高，数据量小的数据）
主要是将从下层接收的数据进行分段和传输，到达目的地址后进行重组，常把这一层的数据叫做段
会话层：通过传输层（端口号：传输端口和接收端口）建立数据传输的通路。主要在你的系统之间发起会话或者接受会话请求（设备之间需要互相人事可以是IP也可以是MAC或者是主机名）
表示层：主要是进行对接收的数据进行解释、加密与解密、压缩与解压缩等（也就是把计算机能够识别的东西转换成人能识别的东西，如：图片、声音等）
应用层：主要是一些终端的应用，比如说FTP（各种文件下载），WEB（IE浏览器），QQ之类的（可以把它理解成我们在电脑屏幕上可以看到的东西，就是终端应用）

七层模型解析

网络通讯要素

IP地址：InterAddress
- 网络中设备的标识
- 不易记忆，可用主机名
- 本地回环地址：127.0.0.1 主机名：localhost
端口号
- 用于标识进程的逻辑地址，不同进程的标识
- 有效端口：0_{65535，其中0}1024系统使用或保留端口
传输协议
- 通讯的规则
- 常见协议：TCP，UDP

TCP和UDP

UDP：
- 将数据即源和目的封装成数据包中，不需要建立连接
- 每个数据报的大小限制在64K内
- 因无连接，是不可靠协议
- 无需要建立连接，速度快
TCP：
- 建立连接，形成传输数据的通道
- 在建立中进行大数据量传输
- 通过三次握手完成连接，是可靠协议
- 必须建立连接，效率会稍低

package IPDemo;
import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;
public class IpDemo {
    
    
    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
    
    
        // 获取本地主机ip地址对象
        InetAddress ip = InetAddress.getLocalHost();
        System.out.println(ip.getHostName() + ":" +ip.getHostAddress());

        // 获取其他主机的ip地址对象
        ip = InetAddress.getByName("www.baidu.com"); // InetAddress.getByName("SD-20200410UFRP");
        // 域名解析
        System.out.println(ip.getHostName() + ":" + ip.getHostAddress());
    }
}

/域名解析流程

Socket

Socket就是为网络服务提供的一种机制
通信的两端都有Socket
网络通信其实就是Socket间的通信
数据在两个Socket间通过IO传输

UDP传输

DatagramSocket与DatagramPacket
建立发送端，接收端
建立数据包
调用Socket的发送接收方法
关闭Socket

发送端与接收端是两个独立的运行程序

UDP发送

package UDP;
import java.io.IOException;
import java.net.*;
public class UDPSendDemo {
    
    
    public static void main(String[] args) throws IOException {
    
    
        System.out.println("UDP Socket SendMessage Start 发送服务启动......");
        /**
         *  创建UDP传输的发送端
         *  1、建立UDP的socket服务
         *  2、将要发送的数据封装到数据包中
         *  3、通过UDP的socket服务将数据包发送出去
         *  4、关闭socket服务
         */
        // 1、UDPSocket服务，使用DatagramSocket对象
        DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket();

        // 2、将要发送的数据封装到数据包中
        String str = "udp传输测试数据！";
        // 使用DatagramPacket将数据封装到该对象包中
        byte[] buf = str.getBytes();
        DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(buf, buf.length, InetAddress.getByName("192.168.1.82"),10086);

        // 3、通过udp的socket服务将数据包发送出去，使用send方法
        datagramSocket.send(datagramPacket);

        // 4、关闭socket服务
        datagramSocket.close();
    }
}

UDP接收

package UDP;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
public class UDPRecvDemo {
    
    
    public static void main(String[] args) throws IOException {
    
    
        System.out.println("UDP Socket ReceiveMessage Start 接收服务启动......");
        /**
         *  创建UDP传输的接收
         *  1、建立UDP的socket服务
         *  2、创建数据包，用于存储接收到的数据，方便用数据包对象的方法解析数据
         *  3、用socket服务的receive方法将接收的数据存储到包中
         *  4、通过数据包中的方法解析数据包中的数据
         *  5、关闭资源
         */
        // 1、建立UDP socket服务,接收数据必须明确端口号
        DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket(10086);

        // 2、创建数据包
        byte[] buf = new byte[1024];
        DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(buf,buf.length);

        // 3、使用接收方法将数据存储到数据包中
        datagramSocket.receive(datagramPacket);     // 阻塞式

        // 4、通过数据包对象的方法，解析其中的数据，如：端口，地址，数据等内容
        String ip = datagramPacket.getAddress().getHostAddress();
        int port = datagramPacket.getPort();
        String dataText = new String(datagramPacket.getData(), 0, datagramPacket.getLength());
        System.out.println(ip + ":" + port + ":" + dataText);

        // 5、关闭资源
        datagramSocket.close();
    }
}

UDP聊天室源码：https://gitee.com/Liu_zimo/JavaTestCode.git

TCP传输

Socket和ServerSocket
建立客户端和服务端
建立连接后，通过Socket中的IO流进行数据的传输
关闭Socket

同样，客户端与服务端是两个独立的应用程序

TCP客户端

package TCP;

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

public class ClientDemo {
    
    

    public static void main(String[] args) throws IOException {
    
    
        System.out.println("TCP Client Start...");
        /**
         *  Tcp传输，客户端建立的过程
         *  1、创建tcp客户端socket服务。使用的是socket对象
         *     建议该对象一创建就明确目的地。要连接的主机
         *  2、如果连接建立成功，说明数据传输通道（socket流）已建立
         *     socket流：底层建立好的，有输入和输出，通过socket获取
         *  3、使用输出流，将数据写出
         *  4、关闭资源
         */

        // 创建客户端服务
        Socket socket = new Socket("192.168.1.82", 10086);

        // 获取socket流中的输出流
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();

        // 使用输出流将指定的数据写出去
        outputStream.write("tcp测试数据！".getBytes());

        // 读取服务端返回的数据
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();

        byte[] buf = new byte[1024];

        int len = inputStream.read(buf);

        String text = new String(buf, 0, len);

        System.out.println(text);

        // 关闭资源
        socket.close();
    }
}

TCP服务端

package TCP;

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

public class ServerDemo {
    
    
    public static void main(String[] args) throws IOException {
    
    
        System.out.println("TCP Server start...");
        /**
         *  建立TCP服务端
         *  1、创建服务端socket服务，通过ServerSocket对象
         *  2、服务端必须对外提供一个端口，否则客户端无法连接
         *  3、获取连接的客户端对象
         *  4、使用客户端对象获取socket流，读取客户端发来的消息，打印处理
         *  5、关闭资源：关客户端，关服务端
         */

        // 创建服务端对象
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(10086);

        // 获取连接的客户端对象
        Socket socket = serverSocket.accept();
        String ip = socket.getInetAddress().getHostAddress();
        int port = socket.getPort();

        // 通过socket对象获取输入流，读取客户端发来的数据
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();

        byte[] buf = new byte[1024];
        int len = inputStream.read(buf);
        String text = new String(buf, 0, len);
        System.out.println(ip + ":" + port + "/server :" + text);

        // 客户端输出流返回数据
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        outputStream.write("收到".getBytes());

        // 关闭资源：一般服务端阻塞一直读取客户端
        socket.close();
        serverSocket.close();
    }
}

常见的客户端：

浏览器：IE，Google Chrome
常见的服务端：

服务器：Tomcat

客户端给服务端发送的请求

GET / HTTP/1.1 请求行：请求方式 /www/index.html(请求资源路径) http协议版本
Accept:image/gif, image/jpeg, ..., */* 请求消息头：属性名：属性值
Accept-Language: zh-cn,zu;q=0.5
Accept-Encoding:gzip,deflate
User-Agent:Mozilla/4.0(compatible; MSIE 6.0; Windows NT 5.1; SV1; InfoPath.2)
Host:192.168.1.82: 10086
Connection: Keep-Alive
// 请求头和请求体之间有空行作为分割-------------
<html><title></title><body>hahahahahah</body></html> 请求体：具体信息

常见网络结构

C/S：Client/Server
- 特点：该结构的软件，客户端和服务端都需要编写
  
  开发成本较高，维护较为麻烦
- 好处：客户端在本地可以分担一部分运算
B/S：Browser/Server
- 特点：该结构的软件，只开发服务器端，不开发客户端，客户端由浏览器取代
  
  开发成本相对低，维护较为简单
- 缺点：所有的运算都要在服务端完成

网络编程

七层简述(OSI参考模型)

网络通讯要素

TCP和UDP

Socket

UDP传输

TCP传输

客户端给服务端发送的请求

常见网络结构

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