16.1 网络概述

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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。
• 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）。

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 【掌握】

1. 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

2. 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

3. 网络编程需要什么【重点 】

   1. 通信协议（TCP\UDP\HTTP）
   2. IP地址
   3. 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InetAddressInetAddress[] 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 【了解】

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 【掌握】

1. 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 【掌握】

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 【掌握】

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() {@Overridepublic 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 【掌握】

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;}@Overridepublic 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 【掌握】

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【了解】

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();}
}