文章目录
- 网络编程
- 网络编程介绍
- 网络通信三要素
- 要素一: IP地址
- IP地址基本介绍
- IP地址的操作类
- 要素二: 端口号
- 要素三: 协议
- TCP协议
- UDP协议
网络编程
网络编程介绍
什么是网络编程?
网络编程可以让程序与网络上的其他设备中的程序进行数据交互。
网络编程基本模式:
常见的通信模式有如下2种形式：Client-Server(CS: 客户端与服务器模式) 、 Browser/Server(BS: 浏览器与服务器模式)
Client-Server(CS)模式
Browser/Server(BS)模式
网络通信三要素
实现网络编程关键的三要素:
IP地址：设备在网络中的地址，是唯一的标识。
端口：应用程序在设备中唯一的标识。
协议: 数据在网络中传输的规则，常见的协议有UDP协议和TCP协议。
要素一: IP地址
IP地址基本介绍
IP（Internet Protocol）：全称”互联网协议地址”，是分配给上网设备的唯一标志。
常见的IP分类为：IPv4和IPv6
IPV4
IPV4: 32位(四个字节)
IPV4每个字节表示一个整数, 每个整数之间使用逗号隔开
IPV6
IPv6：128位（16个字节），由于IPV4不够用, 所以出现了IPV6, IPV6号称可以为地球每一粒沙子编号。
IPv6分成8个整数，每个整数用四个十六进制位表示， 数之间用冒号（：）分开。
IP地址形式:
公网地址、和私有地址(局域网使用)。
192.168. 开头的就是常见的局域网地址，范围即为192.168.0.0–192.168.255.255，专门为组织机构内部使用。
IP常用命令:
ipconfig：查看本机IP地址
ping IP地址：检查网络是否连通
特殊的IP地址:
本机IP: 127.0.0.1或者localhost：称为回送地址也可称本地回环地址，只会寻找当前所在本机。
IP地址的操作类
IP地址操作类InetAddress的使用
此类表示Internet协议（IP）地址。
InetAddress API如下:
| 名称 | 说明 |
|---|---|
| static InetAddress getLocalHost() | 返回本主机的地址对象 |
| static InetAddress getByName(String host) | 得到指定主机的IP地址对象，参数是域名或者IP地址 |
| getHostName() | 获取此IP地址的主机名 |
| getHostAddress() | 返回IP地址字符串 |
| isReachable(int timeout) | 在指定毫秒内连通该IP地址对应的主机，连通返回true |
前两个静态方法用于获取地址对象
public static void main(String[] args) throws Exception {// 返回本机地址对象InetAddress ip1 = InetAddress.getLocalHost();System.out.println(ip1); // chenyqdeMacBook-Pro.local/127.0.0.1// 根据域名或IP地址返回地址对象InetAddress ip2 = InetAddress.getByName("www.baidu.com");System.out.println(ip2); // www.baidu.com/183.232.231.172}获取地址对象后, 可以根据地址对象获取主机名、地址字符串、是否连通等等。
public static void main(String[] args) throws Exception {// 返回本机地址对象InetAddress ip1 = InetAddress.getLocalHost();System.out.println(ip1); // chenyqdeMacBook-Pro.local/127.0.0.1// 主机名System.out.println(ip1.getHostName()); // chenyqdeMacBook-Pro.local// 主机地址System.out.println(ip1.getHostAddress()); // 127.0.0.1// 三秒内是否连通System.out.println(ip1.isReachable(3000)); // true}要素二: 端口号
端口号:
端口号：标识正在计算机设备上运行的进程（程序），被规定为一个 16 位的二进制，范围是 0~65535。
例如我们将IP地址看成是酒店名称, 那么端口号就是房间号; 有IP地址有端口号我们才可以准确的找到运行的程序
端口类型:
周知端口：0~1023，被预先定义的知名应用占用（如：HTTP占用 80，FTP占用21）
注册端口：1024~49151， 分配给用户进程或某些应用程序。（如：Tomcat占 用8080，MySQL占用3306）
动态端口：49152到65535，之所以称为动态端口，是因为它一般不固定分配某种进程，而是动态分配。
注意：我们自己开发的程序选择注册端口，且一个设备中不能出现两个程序的端口号一样，否则出错
要素三: 协议
通信协议:
连接和通信数据的规则被称为网络通信协议
网络通信协议有两套参考模型:
OSI参考模型：世界互联协议标准，全球通信规范，由于此模型过于理想化，未能在因特网上进行广泛推广。
TCP/IP参考模型(或TCP/IP协议)：事实上的国际标准。
| OSI参考模型 | TCP/IP参考模型 | 各层对应 | 面向操作 |
|---|---|---|---|
| 应用层 | 应用层 | HTTP、FTP、DNS、SMTP… | 应用程序需要关注的：浏览器，邮箱。程序员一般在这一层开发 |
| 表示层 | |||
| 会话层 | |||
| 传输层 | 传输层 | TCP、UDP… | 选择使用的TCP , UDP协议 |
| 网络层 | 网络层 | IP、ICMP… | 封装源和目标IP，进行路径选择 |
| 数据链路层 | 数据链路层+物理 | 物理寻址、比特流… | 物理设备中传输 |
| 物理层 |
传输层的两个常见的协议:
TCP(Transmission Control Protocol) ：传输控制协议
UDP(User Datagram Protocol)：用户数据报协议
TCP协议
TCP协议特点:
使用TCP协议，必须双方先建立连接，它是一种面向连接的可靠通信协议。
传输前，采用“三次握手”方式建立连接，所以是可靠的 。
在连接中可进行大数据量的传输 。
连接、发送数据都需要确认，且传输完毕后，还需释放已建立的连接，通信效率较低。
TCP协议通信场景:
对信息安全要求较高的场景，例如：文件下载、金融等数据通信
TCP会进行三次握手确立连接:
第一次握手: 客户端发送网络包，服务端收到了。
- 服务器端得出结论: 客户端发送能力正常, 服务端接收能力正常
第二次握手: 服务端发包，客户端收到了。
- 客户端得出结论: 服务端的发送能力和接收能力正常, 客户端的发送能力和接收能力正常;
- 但是此时服务端并不知道客户端的接收能力是否正常, 所以就会进行第三次握手
第三次握手: 客户端发包，服务端收到了。
- 服务端得出结论: 客户端的接收、发送能力正常，服务器自己的发送、接收能力也正常。
TCP会进行四次挥手断开连接:
第一次挥手: 客户端向服务端发送一个数据包
- 告诉服务端：我要跟你断开连接了，不会再给你发数据了；
第二次挥手: 服务端收到数据包后, 向客户端发送一个数据包
- 服务端告诉客户端：我知道你要断开了，但是我还有数据没有发送完，等发送完了所有的数据就进行第三次挥手
第三次挥手: 服务端向客户端发送一个数据包
- 这是服务端告诉客户端：我的数据也发送完了，不再给你发数据了
第四次挥手: 客户端收到数据包之后，一样发送一个 ACK 报文作为应答; 并经过一段时间发送确认包
- 至此断开连接, 四次挥手结束
UDP协议
UDP协议:
UDP是一种无连接、不可靠传输的协议。
将数据源IP、目的地IP和端口封装成数据包，不需要建立连接
每个数据包的大小限制在64KB内
发送不管对方是否准备好，接收方收到也不确认，故是不可靠的
可以广播发送 ，发送数据结束时无需释放资源，开销小，速度快。
UDP协议通信场景:
语言通话, 视频通话