网络编程

最新推荐文章于 2025-07-27 12:48:42 发布

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#http #socket #udp #网络通信

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本文介绍了网络编程的基本概念，包括计算机网络的定义、网络编程的目的及要素。详细解释了IP地址和端口的作用，TCP与UDP协议的特点及应用场景，并通过示例展示了如何使用Java进行TCP和UDP编程。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

网络编程

1.1、概述

地球村：对地球的一种比喻说法。现代科技的迅速发展，缩小了地球上的时空距离，国际交往日益频繁便利，因而整个地球就如同是茫茫宇宙中的一个小村落。

信件

计算机网络：

计算机网络是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。

网络编程的目的：

无线电台…传播交流信息，数据交换。通信

想要达到什么效果：

如何准确的定位网络上的一台主机 ip:端口，定位到这个计算机上的某个资源.
找到了这个主机，如何传输数据呢？

JavaWeb：网页编程 B/S

网络编程：TCP/IP C/S

1.2、网络通信的要素

如何实现网络通信？

通信双方地址：

IP
端口号
IP:端口

规则：网络通信的协议

七层模型：
在这里插入图片描述
七层模型传输过程：

小结：

网络编程中有两个主要的问题
- 如何准确定位到网络上的一台或多台主机
- 找到主机之后如何进行通信
网络编程中的要素
- IP 和端口号
- 网络通信协议 UDP，TCP
万物皆对象

1.3、IP

IP地址(InetAddress）：

唯一定位一台网络上的计算机
127.0.0.1：本机localhost
ip地址的分类
- ipv4/ipv6
  - IPV4 127.0.0.1，4个字节组成。0~255，42亿~；30亿都在北美，亚洲4亿。2011年就用尽;
  - IPV6 128位，8个无符号整数！abcde
```
2001:0bb2:aaaa:0015：0000：0000：laaaa:1312
```
- 公网（互联网）- 私网（局域网）
  - ABCD类地址
  - 192.168.xx.xx，专门给组织内部使用
域名：记忆IP问题！
- IP：w’ww.trorawe.com

package com.tong.inetaddress;

import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;

// 测试IP
public class TestInetAddress {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 查询本机地址
            System.out.println(InetAddress.getByName("127.0.0.1"));

            System.out.println(InetAddress.getByName("localhost"));

            System.out.println(InetAddress.getLocalHost());

            // 查询网站IP地址
            InetAddress inetAddress = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
            System.out.println(inetAddress);

            // 常用方法
            System.out.println(inetAddress.getCanonicalHostName()); // 规范的名字

            System.out.println(inetAddress.getHostAddress()); // IP

            System.out.println(inetAddress.getHostName()); // 域名，或者自己电脑的名字
        } catch (UnknownHostException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

1.4、端口

端口号表示计算机上的一个程序进程;

不同的进程有不同的端口号！用来区分软件！
被规定0~65535
TCP,UDP：65535*2 ，单个协议下，端口号不能冲突

端口分类

公有端口：0~1023
- HTTP：80
- HTTPS：443
- FTP：21
- Telent：23
程序注册端口：1024~49151，分配用户或者程序
- Tomcat：8080
- MySql：3306
- Oracle：1521

动态、私有：49152~65535

netstat -ano 				#查看所有的端口
netstat -ano|findstr "8080" #查看指定的端口
tasklist|findstr "8696" 	#查看指定端口的进程
ctrl + shift + ESC 			#打开资源管理器

1.5、通信协议

协议：约定

网络通信协议：速率，传输码率，代码结构，传输控制…

问题：非常的复杂？

大事化小：分层！

TCP/IP协议簇：实际上是一组协议

重要：

TCP：用户传输协议
UDP：用户数据报协议

出名的协议：

TCP：
IP：网络互联协议

TCP UDP 对比

TCP：打电话

连接，稳定
三次握手（three-way handshaking）

背景：
- TCP位于传输层，作用是提供可靠的字节流服务，为了准确无误地将数据送达目的地，TCP协议采纳三次握手策略。
原理：
- 发送端首先发送一个带有SYN（synchronize）标志地数据包给接收方。
- 接收方接收后，回传一个带有SYN/ACK标志的数据包传递确认信息，表示我收到了。
- 最后，发送方再回传一个带有ACK标志的数据包，代表我知道了，表示’握手‘结束。
场景：

Client：嘿，李四，是我，听到了吗？

Server：我听到了，你能听到我的吗?

Client：好的，我们互相都能听到对方的话，我们的通信可以开始了。

四次挥手（Four-Way-Wavehand）

意义：
- 当被动方收到主动方的FIN报文通知时，它仅仅表示主动方没有数据再发送给被动方了。但未必被动方所有的数据都完整的发送给了主动方，所以被动方不会马上关闭SOCKET,它可能还需要发送一些数据给主动方后，再发送FIN报文给主动方，告诉主动方同意关闭连接，所以这里的ACK报文和FIN报文多数情况下都是分开发送的。
原理：
- 第一次挥手：Client发送一个FIN，用来关闭Client到Server的数据传送，Client进入FIN_WAIT_1状态。
- 第二次挥手：Server收到FIN后，发送一个ACK给Client，确认序号为收到序号+1（与SYN相同，一个FIN占用一个序号），Server进入CLOSE_WAIT状态。
- 第三次挥手：Server发送一个FIN，用来关闭Server到Client的数据传送，Server进入LAST_ACK状态。
- 第四次挥手：Client收到FIN后，Client进入TIME_WAIT状态，接着发送一个ACK给Server，确认序号为收到序号+1，Server进入CLOSED状态，完成四次挥手

场景

Client：我所有东西都说完了

Server：我已经全部听到了，但是等等我，我还没说完

Server：好了，我已经说完了

Client：好的，那我们的通信结束！

UDP：发短信

不连接，不稳定
客户端、服务端；没有明确的界限
不管有没有准备好，都可以发给你…
导弹
DDOS：洪水攻击！（饱和攻击）

1.6、TCP

客户端

连接服务器 Socket
发送消息

package com.tong.tcp;

import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;

// 客户端
public class TcpClientDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        Socket socket = null;
        OutputStream os = null;
        try {
            // 1.要知道服务器的地址，端口号
            InetAddress serviceIP = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            int port = 9999;
            // 2.创建一个socket连接
            socket = new Socket(serviceIP, port);
            // 3.发送消息 IO流
            os = socket.getOutputStream();
            os.write("这是一个socket测试连接！".getBytes());
        } catch (UnknownHostException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (os != null) {
                try {
                    os.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (socket != null) {
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

服务器端

建立服务的端口 ServerSocket
等待用户的连接 accept
接受用户的消息

package com.tong.tcp;

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

// 服务端
public class TcpServiceDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        ServerSocket serverSocket = null;
        Socket socket = null;
        InputStream inputStream = null;
        ByteArrayOutputStream baos = null;
        try {
            // 1.需要一个地址
            serverSocket = new ServerSocket(9999);
            // 2.等待客户端连接过来
            socket = serverSocket.accept();
            // 3.读取客户端的消息
            inputStream = socket.getInputStream();

            // 管道流
            baos = new ByteArrayOutputStream();
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while ((len = inputStream.read(buffer)) != -1) {
                baos.write(buffer, 0, len);
            }
            System.out.println(baos.toString());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 关闭资源
            if (baos != null) {
                try {
                    baos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (inputStream != null) {
                try {
                    inputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (socket != null) {
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (serverSocket != null) {
                try {
                    serverSocket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

文件上传

服务器端

package com.tong.tcp;

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class TcpServiceDemo02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1.创建一个端口
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9000);
        // 2.监听客户端的连接
        Socket socket = serverSocket.accept();// 阻塞式监听，会一直等待客户端连接.
        // 3.获取输入流
        InputStream is = socket.getInputStream();
        // 4.文件输出
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("receive.jpg"));
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        while ((len = is.read(buffer)) != -1) {
            fos.write(buffer, 0, len);
        }

        // 通知客户端我接受完毕了
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        os.write("我接受完毕了，你可以断开了".getBytes());

        // 5.关闭资源
        fos.close();
        is.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
    }
}

客户端

package com.tong.tcp;

import java.io.*;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;

public class TcpClientDemo02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1.创建一个Socket连接
        Socket socket = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 9000);
        // 2.创建一个输出流
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        // 3.读取文件
        FileInputStream fis = new FileInputStream(new File("logo.jpg"));
        // 4.写出文件
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        while ((len = fis.read(buffer)) != -1) {
            os.write(buffer, 0, len);
        }

        // 通知服务器，我已经结束了
        socket.shutdownOutput(); // 我已经传输完了！

        // 确定服务器接受完毕，才能够断开连接
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();

        byte[] buffer2 = new byte[1024];
        int len2;
        while ((len2 = inputStream.read(buffer2)) != -1) {
            baos.write(buffer2, 0, len2);
        }
        System.out.println(baos.toString());

        // 5.关闭资源
        baos.close();
        inputStream.close();
        fis.close();
        os.close();
        socket.close();
    }
}

Tomcat

服务端

自定义 S
Tomcat服务器 S

客户端

自定义 C
浏览器 B

1.7、UDP

发短信：不用连接，需要知道对方的地址！

发送消息

发送端

package com.tong.udp;

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;

// 不需要连接服务器
public class UdpClientDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1.建立一个Socket
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();

        // 2.建个包
        String msg = "你好啊，服务器！";
        InetAddress localhost = InetAddress.getByName("localhost");
        int port = 9090;

        // 参数格式：数据，数据长度的起始，要发送给谁
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(msg.getBytes(), 0, msg.getBytes().length, localhost, port);

        // 3.发送包
        socket.send(packet);

        // 4.关闭资源
        socket.close();
    }
}

接收端

package com.tong.udp;

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;

public class UdpServerDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1.开放端口
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9090);

        // 2.接收数据包
        byte[] buffer = new byte[1024];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, 0, buffer.length);

        // 3.阻塞接收
        socket.receive(packet);

        // 输出数据
        System.out.println(packet.getAddress().getHostAddress());
        System.out.println(new String(packet.getData(), 0, packet.getLength()));

        // 4.关闭连接
        socket.close();
    }
}

循环发送消息

发送端

package com.tong.chat;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetSocketAddress;

public class UdpSenderDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8888);

        // 准备数据：控制台读取 System.in
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

        while (true) {
            String data = reader.readLine();
            byte[] bytes = data.getBytes();
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes, 0, bytes.length, new InetSocketAddress("localhost", 6666));

            socket.send(packet);

            if ("bye".equals(data.trim())) {
                break;
            }
        }
        // 关闭资源
        socket.close();
    }
}

接收端

package com.tong.chat;

import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;

public class UdpReceiveDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(6666);

        while (true) {
            // 准备接收包裹
            byte[] container = new byte[1024];
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(container, 0, container.length);
            socket.receive(packet); // 阻塞式接收包裹

            // 断开连接 bye
            byte[] data = packet.getData();
            String receiveData = new String(data, 0, data.length);

            System.out.println(receiveData);

            if ("bye".equals(receiveData.trim())) {
                break;
            }
        }
        socket.close();
    }
}

实现在线咨询

两个人都可以是发送方，也都可以是接收方！

发送端

package com.tong.chat;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetSocketAddress;

public class TalkSend implements Runnable {
    DatagramSocket socket = null;
    BufferedReader reader = null;

    private int fromIP;
    private String toIP; // 对方的IP
    private int toPort;  // 对方的端口

    public TalkSend(int fromIP, String toIP, int toPort) {
        this.fromIP = fromIP;
        this.toIP = toIP;
        this.toPort = toPort;

        try {
            socket = new DatagramSocket(fromIP);
            reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                String data = reader.readLine();
                byte[] bytes = data.getBytes();
                DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes, 0, bytes.length, new InetSocketAddress(this.toIP, this.toPort));

                socket.send(packet);
                if ("bye".equals(data.trim())) {
                    break;
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        // 关闭资源
        socket.close();
    }
}

接收端

package com.tong.chat;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;

public class TalkReceive implements Runnable {
    DatagramSocket socket = null;
    private int port;
    private String msgFrom;

    public TalkReceive(int port, String msgFrom) {
        this.port = port;
        this.msgFrom = msgFrom;
        try {
            socket = new DatagramSocket(port);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                // 准备接收包裹
                byte[] container = new byte[1024];
                DatagramPacket packet = new DatagramPacket(container, 0, container.length);
                socket.receive(packet); // 阻塞式接收包裹

                // 断开连接 bye
                byte[] data = packet.getData();
                String receiveData = new String(data, 0, data.length);

                System.out.println(msgFrom + ": " + receiveData);

                if ("bye".equals(receiveData.trim())) {
                    break;
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        socket.close();
    }
}

买家端询问

package com.tong.chat;

public class TalkBuyer {
    public static void main(String[] args) {
        // 开启两个线程
        new Thread(new TalkSend(7777, "localhost", 9999)).start();
        new Thread(new TalkReceive(8888, "卖家")).start();
    }
}

卖家端回复

package com.tong.chat;

public class TalKSeller {
    public static void main(String[] args) {
        // 开启两个线程
        new Thread(new TalkSend(5555, "localhost", 8888)).start();
        new Thread(new TalkReceive(9999, "买家")).start();
    }
}

1.8、URL

https://www.baidu.com/

统一资源定位符：定位资源的，定位互联网上的某一个资源

DNS 域名解析 www.baidu.com xxx.x…x…x

协议://ip地址:端口/项目名/资源