计算机网络-----网络编程

网络基础

1.什么是计算机网络？

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。

2.什么是网络编程？

网络编程就是两个或多个设备之间的数据交换，其实更具体的说，网络编程就是两个或多个程序之间的数据交换，现在的网络编程基本上都是基于请求 / 响应方式的，也就是一个设备发送请求数据给另外一个，然后接收另一个设备的反馈。

3.网络编程中的主要问题

1.如何准确定位网络上的一台或多台主机，定位主机上的特定的应用；
2.找到主机后如何可靠高效地进行数据传输。

4.网络通信要素

1. 通信双方地址：IP 和 端口号；
2. 网络通信模型：OSI参考模型 ；TCP/IP参考模型。
3. 网络通信协议：计算机网络中实现通信必须遵循的一点的规则约定，这些规约对传输的速率，传输代码，代码结构，传输控制步骤，出错控制步骤等制定了标准。

5.通信协议分层思想

在制定通信协议时，把复杂成分分解成一些简单成分，再将它们复合起来。最常用的复合方式是层次方式，即同层间可以通信，上一层可以调用下一层，而与再下一层不发生关系。各层互不影响，有利于系统的开发和扩展。

网络的分层图示如下：

上图中，TCP/IP协议中的四层分别是应用层、传输层、网络层和链路层，每层分别负责不同的通信功能。

1. 应用层：主要负责应用程序的协议，例如HTTP协议、FTP协议等。
2. 传输层：主要使网络程序进行通信，在进行网络通信时，可以采用TCP协议，也可以采用UDP协议。
3. 网络层：网络层是整个TCP/IP协议的核心，它主要用于将传输的数据进行分组，将分组数据发送到目标计算机或者网络。
4. 数据链路层：链路层是用于定义物理传输通道，通常是对某些网络连接设备的驱动协议，例如针对光纤、网线提供的驱动。

我们编写的程序位于应用层，因此我们的程序是和TCP/UDP打交道的~~

IP和端口号

1. IP

1.1定义

互联网协议地址（Internet Protocol Address），缩写为IP地址（IP Address），是分配给用户上网使用的网际协议设备的数字标签，唯一的标识Internet上的计算机（通信实体）。

1.2IP的分类

分类1：IPV4 （长度为 32 位，4 个字节）和 IPV6（长度为 128 位，16 个字节）；
分类2：公网地址（万维网使用）和 私有地址（局域网使用， 本地回路地址：127.0.0.1）。

参考代码：

public class Test_InetAddress {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        try {
   
            InetAddress inetAddress_1 =  InetAddress.getByName("192.168.10.14");
            System.out.println(inetAddress_1);
            //我们也可以由 域名 获取 IP
            InetAddress inetAddress_2 = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
            System.out.println(inetAddress_2);
            //获取本机IP地址
            InetAddress inetAddress_3 = InetAddress.getLocalHost();
            System.out.println(inetAddress_3);//我们发现结果不是170.0.0.1，是因为我们在局域网内~~
           
            //实例化InetAddress的两个方法：
            //获取域名,getHostName()
            System.out.println(inetAddress_2.getHostName());
            //获取IP地址
            System.out.println(inetAddress_2.getAddress());
        } catch (UnknownHostException e) {
   
            e.printStackTrace();
        }
    }

2.端口号

2.1定义

我们此处所说的端口号是逻辑意义上的端口，一般指TCP/IP协议中的端口，它标识了正在计算机上运行的进程，不同的进程有着不同的端口号，范围是0 ~ 65 535。

2.2端口号的分类

可以将端口按照端口号分为以下三类：

1. 公认端口（0~1023）：它们紧密绑定于一些服务。通常这些端口的通信明确表明了某种服务的协议。
2. 注册端口（1024~ 49151）：它们松散的绑定于一些服务。也就是说有许多服务绑定于这些端口，但是这些端口同样用于许多其他目的。例如，许多系统处理动态端口是从1024左右开始的。
3. 动态/私有端口（49152~65535）：理论上，不应该为服务器分配这些端口。实际上机器通常从1024起分配动态端口。但是也有例外，SUN的RPC端口就是从32768开始。

端口号与IP地址的组合得出一个网络套接字：Socket。

网络通信协议

1.TCP/IP协议簇

传输层协议中有两个非常重要的协议：传输控制协议（TCP）和 用户数据报协议（UDP）。

TCP/IP 以其两个主要的协议 传输控制协议（TCP）和 网络互助协议（IP）而得名，实际上是一组协议，包括多个具有不同功能且互为关联的协议。

IP协议（Internet Protocol）：该协议是网络层的主要协议，支持网络之间的数据通信。

2.TCP 和 UDP

TCP协议工作流程：

1. 使用TCP协议前，需先建立TCP连接，形成传输数据通道；
2. 传输前，采用“三次握手”方式，点对点通信，是可靠的；
3. TCP协议进行通信的两个应用进程：客户端和服务端；
4. 在连接中可进行大量数据的传输；
5. 传输完毕，需释放已建立的连接，效率低下。

TCP三次握手示意图：

TCP四次挥手示意图：

UDP协议工作流程：

1. 将数据，流，目的封装成数据包，不需要建立连接；
2. 每个数据包的大小限制在64K内；
3. 发送时不管对方是否准备好接受，接受方收到后也不进行确认，故不可靠；
4. 可以广播发送；
5. 发送数据结束时，无需释放资源，开销小，速度快。

3.实现TCP的网络编程

例一、客户端发送信息给服务端，服务端接收信息打印在控制台。

参考代码：

public class test_TCP_1 {
   
    //客户端
    @Test
    public void client(){
   
        Socket socket = null;//socket封装了IP地址和端口
        OutputStream outputStream = null;
        try {
   
            InetAddress inetAddress = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            socket = new Socket(inetAddress,6899);
            outputStream = socket.getOutputStream();
            outputStream.write("你好！我是客户端！".getBytes());
        } catch (IOException e) {
   
            e.printStackTrace();
        } finally {
   
            try {
   
                if (outputStream != null){
   
                    outputStream.close();
                }
            } catch (IOException e) {
   
                e.printStackTrace();
            }
            try {
   
                if (socket != null){
   
                    socket.close();
                }
            } catch (IOException e) {
   
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }


    //服务器端
    @Test
    public void server(){
   
        Socket socket = null;
        ServerSocket serverSocket =