本文介绍了网络协议分层思想，包括TCP/IP的四层模型，详细讲解了IP地址的作用以及TCP和UDP这两个传输层协议的区别。TCP通过三次握手确保连接可靠性，而UDP则更注重效率，适用于实时通信场景。
一、网络协议分层思想
什么是网络协议分层思想？系统概念性就不说了，打个比方说将军想向士兵传达命令，将军需要先从校军官衔传达命令，再由校军官衔传达给尉军官衔以此类推，最后传达给士兵。这就是分层思想！
分层思想
1、各层次之间相互独立，每层之间都有相应的接口，链接上下层
2、若任意一层发生变化只要层间接口关系保持不变，则该层的上下层均不受影响
3、若整个的系统被分解为若干个相对独立的子系统即分层思想，在进行调试和维护时，可以对每一层进行单独的调试，并不因为某一层的缘故从而导致整个系统瘫痪
TCP/IP 的分层管理
TCP/IP协议里最重要的一点就是分层。TCP/IP协议族按层次分别为 应用层，传输层，网络层，数据链路层，物理层。当然也有按不同的模型分为4层或者7层的。
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物理层
该层负责 比特流在节点之间的传输，即负责物理传输，这一层的协议既与链路有关，也与传输的介质有关。通俗来说就是把计算机连接起来的物理手段。
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数据链路层
控制网络层与物理层之间的通信，主要功能是保证物理线路上进行可靠的数据传递。为了保证传输，从网络层接收到的数据被分割成特定的可被物理层传输的帧。帧是用来移动数据结构的结构包，他不仅包含原始数据，还包含发送方和接收方的物理地址以及纠错和控制信息。其中的地址确定了帧将发送到何处，而纠错和控制信息则确保帧无差错到达。如果在传达数据时，接收点检测到所传数据中有差错，就要通知发送方重发这一帧。
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网络层
决定如何将数据从发送方路由到接收方。网络层通过综合考虑发送优先权，网络拥塞程度，服务质量以及可选路由的花费等来决定从网络中的A节点到B节点的最佳途径。即建立主机到主机的通信。
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传输层
该层为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。传输层有两个传输协议：TCP(传输控制协议)和 UDP(用户数据报协议)。其中，TCP是一个可靠的面向连接的协议，udp是不可靠的或者说无连接的协议
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应用层
应用程序收到传输层的数据后，接下来就要进行解读。解读必须事先规定好格式，而应用层就是规定应用程序的数据格式。主要的协议有：HTTP.FTP,Telent等
二、IP
IP地址用于在TCP/IP通信协议中标记每台计算机的地址，通常用于十进制来表示，如192.168.1.100。但是在计算机内部，IP地址是一个32位的二进制数值，如11000000 10101000 00000001 00000110(192.168.1.6)。
每台电脑上的IP地址都是独一无二的，每台电脑上不同的应用程序可以分成不同的端口，端口又可以分TCP、UDP，每一个各有65536（即：2^16）个
三、TCP与UDP
1、TCP/UDP 都是传输层协议，但是两者具有不同的特效，同时也具有不同的应用场景。
2、TCP的三次握手
- 第一次握手： A给B打电话说，你可以听到我说话吗？
- 第二次握手： B收到了A的信息，然后对A说： 我可以听得到你说话啊，你能听得到我说话吗？
- 第三次握手： A收到了B的信息，然后说可以的，我要给你发信息啦！
在三次握手之后，A和B都能确定这么一件事： 我说的话，你能听到； 你说的话，我也能听到。 这样，就可以开始正常通信了，如果是两次，那将无法确定。
3、TCP与UDP程序与写法
（1）TCP：
ServerSocket端
1、建立ServerSocket服务器端口
2、调用ServerSocket类中的accept()方法，等待接收
3、建立InputStream输入、OutputStream输出通道
4、把字节数据封装到DataInputStream、DataOutputStream中
5、再调用DataInputStream类中readUTF()方法读取数据，DataOutputStream类中writeUTF()写入数据
6、关闭流通道
代码如下：
import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class TestSockServer {
public static void main(String[] args) {
InputStream in=null;
OutputStream out=null;
try {
//1、建立ServerSocket服务器端口
ServerSocket ss=new ServerSocket(7777);
//2、调用ServerSocket类中的accept()方法，等待接收
Socket socket=ss.accept();
// 3、建立InputStream输入、OutputStream输出通道
in=socket.getInputStream();
out=socket.getOutputStream();
//4、把字节数据封装到DataInputStream、DataOutputStream中
DataInputStream dis=new DataInputStream(in);
DataOutputStream dos=new DataOutputStream(out);
//5、再调用DataInputStream类中readUTF()方法读取数据，DataOutputStream类中writeUTF()写入数据
String s=null;
if((s=dis.readUTF())!=null){
System.out.println(s);
System.out.println("from:"+socket.getInetAddress());
System.out.println("Port:"+socket.getPort());
}
dos.writeUTF("hi,hello");
//6、关闭流通道
dos.close();
dis.close();
socket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
Clinet端
1、建立socket端口与IP地址,注意Clint端比Server多个IP地址
2、建立输入、输出流通道
3、把字节数据封装到DataInputStream、DataOutputStream中
4、调用DataInputStream类中readUTF()方法读取数据，DataOutputStream类中writeUTF()写入数据
5、关闭流通道
代码如下：
import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;
public class TestSockClinet {
public static void main(String[] args) throws IOException {
InputStream is=null;
OutputStream os=null;
try {
//1、建立socket端口与IP地址,注意Clint端比Server多个IP地址
Socket socket=new Socket("localhost",7777);
//2、建立输入、输出流通道
is=socket.getInputStream();
os=socket.getOutputStream();
//3、把字节数据封装到DataInputStream、DataOutputStream中
DataInputStream dis=new DataInputStream(is);
DataOutputStream dos=new DataOutputStream(os);
//4、调用DataInputStream类中readUTF()方法读取数据，DataOutputStream类中writeUTF()写入数据
dos.writeUTF("hei");
String s=null;
if((s=dis.readUTF())!=null);
System.out.println(s);
//5、关闭流通道
dis.close();
dos.close();
socket.close();
} catch (UnknownHostException e) {
e.printStackTrace();
}catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
TCP中Server端与Client端写法基本上大同小异，唯一的区别就在于Server端多个accept()方法、Client端多个IP地址，启动程序之前须先启动Server端再启动Celient
TCP代码对话框综合练习如下：
Server端
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class TalkServer {
public static void main(String[] args) throws IOException {
Socket socket=null;
ServerSocket ss=null;
try {
ss=new ServerSocket(4700);//建立服务器
socket=ss.accept();//建立服务器端口连接
} catch (Exception e) {
System.out.println("can not listen to:");
System.out.println("Error"+e);//错误异常
System.exit(0);//退出
}
//1)建立socket输入通道,将对话输入进来
BufferedReader is=new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
//2)显示Cline端
System.out.println("Cline:"+is.readLine());
//3)建立socket输出通道,将对话传送出去
PrintWriter pw=new PrintWriter(socket.getOutputStream());
//BufferedWriter bw=new BufferedWriter(new OutStreamReader(socket.getOutStream()));
//4)键盘输入转化成字符输入流
BufferedReader sin=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
String s;//null
s=sin.readLine();//读取一行
//5)显示对话框
while(!s.equals("bye")){
//如果键盘不等于bye为true即键盘输入bye结束
pw.println(s);
//将在键盘输入的字符串传送到socket端口
pw.flush();
//缓冲
System.out.println("Server:"+s);
System.out.println("Clinet:"+is.readLine());
s=sin.readLine();
}
is.close();
socket.close();
ss.close();
}
}
Client端
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;
public class TalkClient {
public static void main(String[] args) {
try {
//1)建立socket端口
Socket socket=new Socket("127.0.0.1",4700);
//2)建立socket输出通道,将对话传送出去
PrintWriter pw=new PrintWriter(socket.getOutputStream());
//3)建立socket输入通道,将对话输入进来
BufferedReader is=new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
//4)键盘输入转化成字符输入流
BufferedReader sin=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
String s;
s=sin.readLine();
//5)
while(!s.equals("bye")){
pw.println(s);
pw.flush();
System.out.println("Clinet:"+s);
System.out.println("Server:"+is.readLine());
s=sin.readLine();
}
pw.close();
is.close();
socket.close();
} catch (Exception e) {
System.out.println("Error"+e);
}
}
}
（2）UDP
UDP与TCP的区别
1、UDP和TCP不同，UDP中的Server端和Client端都有着各自的端口，Client端在发包时须于Server端接口一致
2、UDP通过DatagramPacket类调用receive（）方法接收数据，DatagramSocket调用send（）方法发送数据。与TCP建立流通道不同
3、TCP是通过流来进行传送输入数据，UDP是通过基本数据类型包装成数组进行传送输入
UDPServer端
1、新建数组
2、新建DatagramPacket类将数组存储
3、创建UDP端口5678
4、调用DatagramSocket类中的方法receive()接收数据包
5、将接收到的数据包转化成数组
6、DataInputStream调用readLong()方法读取数据
代码如下
import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.DataInputStream;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;
public class TestUDPServer2 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//1、新建数组
byte b[]=new byte[1024];
//2、新建DatagramPacket类将数组存储
DatagramPacket dp=new DatagramPacket(b,b.length);
//3、创建UDP端口5678
DatagramSocket ds=new DatagramSocket(5678);
//4、调用DatagramSocket类中的方法receive()接收数据包
while(true){
ds.receive(dp);//从此套接字接收数据包
//5、将接收到的数据包转化成数组
ByteArrayInputStream bais=new ByteArrayInputStream(b);
//6、DataInputStream调用readLong()方法读取数据
DataInputStream dis=new DataInputStream(bais);
System.out.println(dis.readLong());
}
}
}
UDPClient端
1、新建long类型属性
2、将发送的数据包转化成数组
3、将数组发送包存储在DataOutputStream数据中,并写入
4、调用ByteArrayOutputStream.toByteArray()方法存储在数组当中
5、调用DatagramPacket.send()方法发送数据包
代码如下：
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetSocketAddress;
public class TestUDPClinet2 {
public static void main(String[] args)throws Exception{
//1、新建long类型属性
long n=10000L;
//2、将发送的数据包转化成数组
ByteArrayOutputStream baos=new ByteArrayOutputStream();
//3、将数组发送包存储在DataOutputStream数据中,并写入
DataOutputStream dos=new DataOutputStream(baos);
dos.writeLong(n);
//4、调用ByteArrayOutputStream.toByteArray()方法存储在数组当中
byte [] buf=baos.toByteArray();
//5、调用DatagramPacket.send()方法发送数据包
DatagramPacket dp=new DatagramPacket(buf, buf.length,new InetSocketAddress("127.0.0.1",5678));//dp端口须Server端口一致
DatagramSocket ds=new DatagramSocket(9999);//Cline端口
ds.send(dp);//发包
ds.close();
}
}
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