网络编程—IP、协议、端口

于 2025-04-23 11:25:26 发布
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文章标签： php 开发语言 tcp/ip 网络协议 网络 udp
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/undefined_Lin/article/details/147444921

什么是网络编程

在网络通信协议下，不同计算机上运行的程序，进行的数据传输。

  • 应用场景：即时通信、网游对战、金融证券、国际贸易、邮件等等。

    不管是什么场景，都是计算机跟计算机之间通过网络进行数据传输。

  • Java中可以使用Java.net包下的技术轻松开发出常见的网络应用程序。

常见的软件架构：

BS：Browser/Server 浏览器/服务器

只需要一个浏览器，用户提供不同的网址。客户访问不同的服务器。

优缺点：

  • 不需要开发客户端，只需要页面+服务端

  • 用户不需要下载，打开浏览器就能使用

  • 如果应用过大，用户体验受到影响

CS：Client/S2erver 客户端/服务器

在用户本地想要下载并安装客户端程序，在远程有一个服务器端程序。

优缺点：

服务器就不需要将图片、音乐等等资源发送给客户端，客户端已经下载，只需要告诉客户端该显示什么资源了。

  • 画面可以做的非常精美，用户体验好

  • 需要开发客户端、也需要开发服务端

  • 用户需要下载和更新的时候太麻烦

网络编程三要素

IP（Internet Protocol）

是互联网协议地址，也称IP地址。分配给上网设备的数字标签

  • 上网设备在网络中的地址，是唯一的标识

常见的IP分类为：IPv4、IPv6

IPv4：互联网通信协议第四版

目前主流

采用32位地址长度，分为4组

最多只有2的32次方个IP，目前以使用完

IPv4的地址分类形式

  • 公网地址（万维网使用）和私有地址（局域网使用）

  • 192.168.开头的就是私有地址，范围即为192.168.0.0--192.168.255.255，专门为组织机构内部使用，以此节省IP

特殊的IP地址

127.0.0.1，也可以是localhost：是回送地址也称本地回环地址，也称本机IP，永远只会寻找当前所在本机。

IPv6：互联网通信协议第六版

解决IPv4不够用的问题

采用128位地址长度，分为8组，采用，冒分十六进制表示法

最多有2的128次方个IP，可以给地球上每个沙子一个IP。

常用的CMD命令

  • ipconfig：查看本机IP地址

  • ping：检查网络是否连通

InetAddress使用

此类表示互联网协议（IP）地址

没有构造方法，不能直接new，用静态方法getbyname

package com.cg;
​
import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;
​
public class MyInetAddressDemo {
​
    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
        /*
        * static InetAddress getByName(String host) 根据主机名确定主机的 IP 地址。 主机名可以是机器名称，也可以是IP地址
        * String getHostAddress() 以文本形式返回 IP 地址字符串。
        * String getHostName() 获取此 IP 地址的主机名。
        * */
​
        //1、获取InetAddress的对象
        //address IP的对象 一台电脑的对象
        InetAddress indexAddress = InetAddress.getByName("192.168.1.100");
        System.out.println(indexAddress);
​
        InetAddress address = InetAddress.getByName("薄荷");
        System.out.println(address);
​
        String name = address.getHostName();
        System.out.println(name);//薄荷
​
        String ip = address.getHostAddress();
        System.out.println(ip); //192.168.140.1
​
    }
}
——————————————————————————————————————————
/192.168.1.100
薄荷/192.168.140.1
薄荷
192.168.140.1
 

这是一个前置的代码，获取到某一台电脑对象之后，就可以给这台电脑发送信息
 

 

端口号
 

  •  
    应用程序在设备中唯一的标识
     
     
 

端口号：由两个字节表示的整数，取值范围：0~65535
 

其中0~1023之间的端口号用于一些知名的网络服务或者应用。
 

我们自己使用1024以上的端口号就可以了。
 

 

注意：一个端口号只能被一个应用程序使用
 

 

 

协议
 

计算机网络中，连接和通信的规则被称为网络通信协议
 

  •  
    数据在网络中传输的规则，常见的协议有：UDP、TCP、http、https、ftp。
     
  •  
    OSI参考模型：世界互联协议标准，全国通信规范，单模型过于理想化，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
应用层
表示层
会话层
传输层
网络层
数据链路层
物理层
 

例如：在自己电脑将一条信息一层一层的往下，在物理层将数据转换成二进制，然后传输给其他电脑的物理层在解析，一层一层的往上达到应用层。
 

太理想化，太复杂
 

TCP/IP参考模型TCP/IP参考模型各层对应协议面向那些
应用层HTTP、FTP、Telnet、DNS....一般是应用程序需要关注的。如浏览器，邮箱。程序员一般在这一层开发。
传输层TCP、UDP、.....选择传输使用的TCP，UDP协议
网络层IP、ICMP、ARP、.....封装自己的IP，对方的IP等信息
物理（+数据）链路层硬件设备。010100101010100101010.....转换成二进制利用物理设备传输
 

 

UDP协议
 

  •  
    用户数据报协议（User DATagram Protocol）
     
  •  
    UDP是面向无连接通信协议。
     
    速度快，有大小限制一次最多发送64K，数据不安全，易丢失数据
     
 

 

不管设备是否已经连接成功
 

都会发送消息，能收到就收到，收不到就算了
 

 

应用场景
 

网络会议、语音通话、在线视频
 

 

发送数据
 

  1.  
    创建发送端的DATagramSocket对象
     
  2.  
    数据打包（DatagramPacket）
     
  3.  
    发送数据
     
  4.  
    释放资源
     
 

package com.cg;
​
import java.io.IOException;
import java.net.*;
​
public class SendMessageDemo {
​
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //发送数据
​
        //1、创建DATagramSocket对象  （快递公司）
        //细节：
        //绑定对应的端口，以后我们就是通过这个端口往外发送
        //空参：所有可用的端口中随机一个进行使用
        //有参：指定端口号进行绑定
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
​
        //2、打包数据
        String str = "你好呀微";
        byte[] bytes = str.getBytes();
        InetAddress address = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
        int  port = 10086;
​
        DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address,port);
​
        //3、发送数据
        ds.send(datagramPacket);
​
        //4、释放资源
        ds.close();
    }
}
​
 

 

接收数据
 

  1.  
    创建接收端的DatagramSocket对象
     
  2.  
    接收打包好的数据
     
  3.  
    解析数据包
     
  4.  
    释放资源
     
 

package com.cg;
​
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException;
​
public class ReceiveMessageDemo {
​
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //接收数据
​
        //1、创建DATagramSocket对象  （快递公司）
        //细节：
        //在接收的时候一定要绑定端口
        //而且绑定的端口一定要和发送的端口保持一致
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10086);
​
        //2、接收数据包
        byte[] bytes = new byte[1024];
        DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes,bytes.length);
​
        //该方法是阻塞的
        //程序执行到这一步的时候，会在这里死等
        //等发送端发送消息
        ds.receive(datagramPacket);
​
        //3、解析数据包
        byte[] data = datagramPacket.getData();
        int length = datagramPacket.getLength();
        InetAddress address = datagramPacket.getAddress();
        int port = datagramPacket.getPort();
​
        System.out.println("接收到数据"+new String(data,0,length));
        System.out.println("该数据是从"+address+"这台电脑中的"+port+"这个端口号发出的");
​
        //4、释放资源
        ds.close();
    }
}
​
——————————————————————————————————————————————————————————————————————————
接收到数据你好呀微
该数据是从/127.0.0.1这台电脑中的63035这个端口号发出的
​
 

 

 

  •  
    按照下面的要求实现程序
     
  
    •  
      UDP发送数据： 数据来自于键盘录入，直到输入的数据是886，发送数据结束
       
    •  
      UDP接收数据： 因为接收端不知道发送端什么时候停止发送，故采用死循环接收
       
     
 

package com.cg;
​
import java.io.IOException;
import java.net.*;
import java.util.Scanner;
​
public class SendMessageDemo {
​
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1、创建DATagramSocket对象
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
​
        //2、打包数据
        Scanner scan = new Scanner(System.in);
​
        while (true) { //ctrl+alt+T
            System.out.println("请输入您要说的话：");
            String str = scan.nextLine();
            if ("886".equals(str)){
                break;
            }
            byte[] bytes = str.getBytes();
​
            InetAddress address = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            //改为255.255.255.255 在发送的时候就可以给局域网里所有的电脑发送
            int  port = 10086;
​
            DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address,port);
​
            //3、发送数据
            ds.send(datagramPacket);
        }
​
        //4、释放资源
        ds.close();
    }
}
 

package com.cg;
​
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
​
public class ReceiveMessageDemo {
​
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1、创建DATagramSocket对象
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10086);
​
        //2、接收数据包
        byte[] bytes = new byte[1024];
        DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes,bytes.length);
​
        while (true) {
            ds.receive(datagramPacket);
​
            //3、解析数据包
            byte[] data = datagramPacket.getData();
            int length = datagramPacket.getLength();
            String ip = datagramPacket.getAddress().getHostAddress();
            String name = datagramPacket.getAddress().getHostName();
​
            //4、打印数据
            System.out.println("ip为"+ip+",主机名为："+name+"的人，发送了数据："+new String(data,0,length));
        }
    }
}
 

实现多个发送端发送消息：
 

点击 Edit Configurations.....
 

选中发送端程序 点击 Modify options
 

选择 Allow multiple instances
 


 
 

 

三种通信方式
 

单播
 

一对一
 

之前写的代码就是单播
 

 

组播
 

一台电脑可以给一组电脑发送数据
 

组播地址：224.0.0.0~239.255.255.255
 

其中224.0.0.0~224.0.0.255为预留的组播地址
 

代码实现
 

package com.cg.demo;
​
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.MulticastSocket;
​
public class SendMessageDemo {
​
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        /*
         * 组播发送端代码
         * */
        //创建MulticastSocket对象
        MulticastSocket multicastSocket = new MulticastSocket();
​
        //创建DatagramPacket对象
        String str = "你好，你好";
        byte[] bytes = str.getBytes();
        InetAddress address = InetAddress.getByName("224.0.0.1");
        int port = 10000;
​
        DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address,port);
​
        //发送数据
        multicastSocket.send(datagramPacket);
        //释放资源
        multicastSocket.close();
    }
}
 

package com.cg.demo;
​
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.MulticastSocket;
​
public class ReceiveMessageDemo1 {
​
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        /*
         * 组播接收端代码
         * */
        //1、创建MulticastSocket对象
        MulticastSocket multicastSocket = new MulticastSocket(10000);
​
        //2、将当前本机，添加到224.0.0.1的这一组当中
        InetAddress address = InetAddress.getByName("224.0.0.1");
        multicastSocket.joinGroup(address);
​
        //3、创建DatagramPacket 数据包对象
        byte[] bytes = new byte[1024];
        DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes,bytes.length);
​
        //4、接收数据
        multicastSocket.receive(datagramPacket);
​
        //5、解析数据
        byte[] data = datagramPacket.getData();
        int length = datagramPacket.getLength();
        String ip = datagramPacket.getAddress().getHostAddress();
        String name = datagramPacket.getAddress().getHostName();
​
        System.out.println("ip为"+ip+",主机名为："+name+"的人，发送了数据："+new String(data,0,length));
​
        //6、释放资源
        multicastSocket.close();
    }
}   
 

package com.cg.demo;
​
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.MulticastSocket;
​
public class ReceiveMessageDemo2 {
​
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        /*
         * 组播接收端代码
         * */
​
        //1、创建MulticastSocket对象
        MulticastSocket multicastSocket = new MulticastSocket(10000);
​
        //2、将当前本机，添加到224.0.0.1的这一组当中
        InetAddress address = InetAddress.getByName("224.0.0.1");
        multicastSocket.joinGroup(address);
​
        //3、创建DatagramPacket 数据包对象
        byte[] bytes = new byte[1024];
        DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes,bytes.length);
​
        //4、接收数据
        multicastSocket.receive(datagramPacket);
​
        //5、解析数据
        byte[] data = datagramPacket.getData();
        int length = datagramPacket.getLength();
        String ip = datagramPacket.getAddress().getHostAddress();
        String name = datagramPacket.getAddress().getHostName();
​
        System.out.println("ip为"+ip+",主机名为："+name+"的人，发送了数据："+new String(data,0,length));
​
        //6、释放资源
        multicastSocket.close();
    }
}
 

package com.cg.demo;
​
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.MulticastSocket;
​
public class ReceiveMessageDemo3 {
​
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        /*
         * 组播接收端代码
         * */
​
        //1、创建MulticastSocket对象
        MulticastSocket multicastSocket = new MulticastSocket(10000);
​
        //2、将当前本机，添加到224.0.0.1的这一组当中
        InetAddress address = InetAddress.getByName("224.0.0.1");
        multicastSocket.joinGroup(address);
​
        //3、创建DatagramPacket 数据包对象
        byte[] bytes = new byte[1024];
        DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes,bytes.length);
​
        //4、接收数据
        multicastSocket.receive(datagramPacket);
​
        //5、解析数据
        byte[] data = datagramPacket.getData();
        int length = datagramPacket.getLength();
        String ip = datagramPacket.getAddress().getHostAddress();
        String name = datagramPacket.getAddress().getHostName();
​
        System.out.println("ip为"+ip+",主机名为："+name+"的人，发送了数据："+new String(data,0,length));
​
        //6、释放资源
        multicastSocket.close();
    }
}
 

 

 

广播
 

一台电脑可以给局域网中所有的电脑发送数据
 

广播地址：255.255.255.255
 

 

代码实现
 

package com.cg;
​
import java.io.IOException;
import java.net.*;
import java.util.Scanner;
​
public class SendMessageDemo {
​
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1、创建DATagramSocket对象
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
​
        //2、打包数据
        Scanner scan = new Scanner(System.in);
​
        while (true) { //ctrl+alt+T
            System.out.println("请输入您要说的话：");
            String str = scan.nextLine();
            if ("886".equals(str)){
                break;
            }
            byte[] bytes = str.getBytes();
​
            InetAddress address = InetAddress.getByName("255.255.255.255");
            //改为255.255.255.255 在发送的时候就可以给局域网里所有的电脑发送
            int  port = 10086;
​
            DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address,port);
​
            //3、发送数据
            ds.send(datagramPacket);
        }
​
        //4、释放资源
        ds.close();
    }
}
 

package com.cg;
​
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
​
public class ReceiveMessageDemo {
​
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1、创建DATagramSocket对象
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10086);
​
        //2、接收数据包
        byte[] bytes = new byte[1024];
        DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes,bytes.length);
​
        while (true) {
            ds.receive(datagramPacket);
​
            //3、解析数据包
            byte[] data = datagramPacket.getData();
            int length = datagramPacket.getLength();
            String ip = datagramPacket.getAddress().getHostAddress();
            String name = datagramPacket.getAddress().getHostName();
​
            //4、打印数据
            System.out.println("ip为"+ip+",主机名为："+name+"的人，发送了数据："+new String(data,0,length));
        }
    }
}
 

 

 

 

TCP协议
 

  •  
    传输控制协议TCP（Transmission Control Protocol）
     
  •  
    TCP协议是面向连通的通信协议
     
    速度慢，没有大小限制，数据安全
     
 

 

TCP通信协议是一种可靠的网络协议，它在通信的两端各建立一个Socket对象
 

通信前确保连接成功，才会发送数据
 

通过Socket产生的IO流来进行网络通信
 

 

应用场景
 

下载软件，文字聊天，发送邮件
 

 

实现
 

客户端（Socket）
 

  1.  
    创建客户端的Socket对象（Socket）与指定服务端连接
     
    Socket（String host，int port）
     
  2.  
    获取输出流，写数据
     
    OutputStream getOutputStream（）
     
  3.  
    释放资源
     
 

        void close（）
 

package com.cg.demo2;
​
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
​
public class Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //TCP协议，发送数据
​
        //1、创建Socket对象
        //细节：在创建对象的同时会连接服务器
        //      如果连接不上，代码会报错
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1",10086);
​
        //2、可以从连接通道中获取输出流
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        //写出数据
        os.write("你好你好".getBytes());
​
        //3、释放资源
        os.close();
        socket.close();
    }
}
 

 

服务器（ServerSocket）
 

  1.  
    创建服务器的Socket对象（ServerSocket）
     
    ServerSocket（int port） （端口号与客户端保持一致）
     
  2.  
    监听客户端连接，返回一个Socket对象
     
    Socket accept（）
     
  3.  
    获取输入流，读数据，并把数据显示在控制台
     
    InputStream getInputStream（）
     
  4.  
    释放资源
     
 

        void close（）
 

package com.cg.demo2;
​
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
​
public class Server {
​
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //TCP协议 接收数据
​
        //1、创建ServerSocket对象
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(10086);
​
        //2、监听客户端的连接
        Socket socket = serverSocket.accept();
​
        //3、从连接通道中获取输入流读取数据
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        int b;
        while ((b = inputStream.read()) != -1){
            System.out.println((char) b);
        }
​
        //4、释放资源
        socket.close();
        serverSocket.close();
    }
}
​
___________________________________________________________
    传中文会乱码
ä
½
 
å
¥
½
ä
½
 
å
¥
½
​
 

 

中文乱码问题
 

产生乱码原因：
 

没有指定编码表，会使用平台，默认的编码表 UTF-8
 

修改服务端
 

package com.cg.demo2;
​
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
​
public class Server {
​
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //TCP协议 接收数据
​
        //1、创建ServerSocket对象
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(10086);
​
        //2、监听客户端的连接
        Socket socket = serverSocket.accept();
​
        //3、从连接通道中获取输入流读取数据
//        InputStream inputStream = socket.getInputStream();//字节流 一个字节一个字节的读
//        //转换流         转换为字符流
//        InputStreamReader reader = new InputStreamReader(inputStream);
//        //想提高读取的效率    缓冲流
//        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(reader);
        
        //更简单
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader( new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
        
        int b;
        while ((b = bufferedReader.read()) != -1){
            System.out.print((char) b);
        }
​
        //4、释放资源
        socket.close();
        serverSocket.close();
    }
}
 

 

 

三次握手
 

协议保证连接建立
 

 

客户端 ———客户端向服务器发送连接请求 等待服务器确认 ———>服务器
 

客户端 <———服务器向客户端返回一个响应 告诉客户端收到请求 ———服务端
 

客户端 ———客户端向服务器再次发出确认信息 连接建立 ———>服务端
 

 

四次挥手
 

利用这个协议断开连接
 

而且保证连接通道里面的数据已经处理完毕了
 

确保连接断开，且数据处理完毕
 

 

客户端 ———   客户端向服务器发出取消连接请求                                 ———>服务器
 

客户端 <——— 服务器向客户端返回一个响应 表示收到客户端取消请求 ———服务器
 

                                                                                                                                |
 

                                                                                                        服务器将最后的数据处理完毕
 

                                                                                                                                 |
 

客户端 <———  服务器向客户端发出确认取消信息                                ———服务器
 

客户端 ———   客户端再次发送确认消息 连接取消                               ———>服务器

                

        

    

  



    

      

        

            

              
                
                  森Lin
                
              
            

            

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红包个数最小为10个

      

      

        
        

          
          元
        

        
红包金额最低5元

      

      

        
        

          当前余额3.43元
          前往充值 >
        

      

      

        

          需支付：10.00元
        

        
        
      

    

  





  

    
    
  

  

    
    
  








  

    

      

        

          

            
            
成就一亿技术人!

          

          

        

        

          

          

            领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝
            规则
          

        

      

      

        

          

            
              
            
            

              
hope_wisdom
 发出的红包
            

          

        

        

          

          

          

        

      

    

    

  



      
      

      
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