本文详细介绍了计算机网络的概念，网络编程的基本原理，包括网络模型、网络编程三要素、IP地址分类、端口与协议的作用，以及UDP和TCP协议的通信机制与案例演示。
网络编程
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
就是用来实现网络互连的不同计算机上运行的程序间可以进行数据交换
(一)网络模型概述和图解
A:网络模型概述
计算机网络之间以何种规则进行通信，就是网络模型研究问题。
网络模型一般是指
OSI（Open System Interconnection开放系统互连）七层参考模型
TCP/IP四层参考模型
主机至网络层(物理层 , 数据链路层) , 网际层 , 传输层 , 应用层(应用层 , 表示层 , 会话层)
网络模型7层概述：
物理层：主要定义物理设备标准，如网线的接口类型、光纤的接口类型、各种传输介质的传输速率等。
它的主要作用是传输比特流（就是由1、0转化为电流强弱来进行传输,到达目的地后在转化为1、0）。
这一层的数据叫做比特。
数据链路层：主要将从物理层接收的数据进行MAC地址（网卡的地址）的封装与解封装。常把这一层的数据叫做帧。在这一层工作的设备是交换机，数据通过交换机来传输。
网络层：主要将从下层接收到的数据进行IP地址（例192.168.0.1)的封装与解封装。在这一层工作的设备是路由器，常把这一层的数据叫做数据包。
传输层：定义了一些传输数据的协议和端口号（WWW端口80等），如：TCP（传输控制协议，传输效率低，可靠性强，用于传输可靠性要求高，数据量大的数据），UDP（用户数据报协议，与TCP特性恰恰相反，用于传输可靠性要求不高，数据量小的数据，如QQ聊天数据就是通过这种方式传输的）。
主要是将从下层接收的数据进行分段和传输，到达目的地址后再进行重组。常常把这一层数据叫做段。
会话层：通过传输层（端口号：传输端口与接收端口）建立数据传输的通路。
主要在你的系统之间发起会话或者接受会话请求（设备之间需要互相认识可以是IP也可以是MAC或者是主机名）
表示层：主要是进行对接收的数据进行解释、加密与解密、压缩与解压缩等（也就是把计算机能够识别的东西转换成人能够能识别的东西（如图片、声音等）。
应用层： 主要是一些终端的应用，比如说FTP（各种文件下载），WEB（IE浏览），QQ之类的（可以把它理解成我们在电脑屏幕上可以看到的东西．就是终端应用）。
（二）网络编程三要素概述
A:IP地址:InetAddress: 网络中设备的标识，不易记忆，可用主机名
B:端口号: 用于标识进程的逻辑地址，不同进程的标识
C:传输协议: 通讯的规则常见协议：TCP，UDP
（三）网络编程三要素之IP概述
A:IP概述:所谓IP地址就是给每个连接在Internet上的主机分配的一个32bit地址。
B:IP地址的组成
IP地址 = 网络地址+主机地址
A类IP地址:第一段号码为网络地址，剩下的三段号码为本地计算机的号码
B类IP地址:前二段号码为网络地址，剩下的二段号码为本地计算机的号码
C类IP地址:前三段号码为网络地址，剩下的一段号码为本地计算机的号码
C:IP地址分类
A类 1.0.0.1---127.255.255.254
(1)10.X.X.X是私有地址(私有地址就是在互联网上不使用，而被用在局域网络中的地址)
(2)127.X.X.X是保留地址，用做循环测试用的。
B类 128.0.0.1---191.255.255.254 172.16.0.0---172.31.255.255是私有地址。
C类 192.0.0.1---223.255.255.254 192.168.x.X是私有地址
D类 224.0.0.1---239.255.255.254
E类 240.0.0.1---247.255.255.254
D:特殊地址
127.0.0.1 回环地址,可用于测试本机的网络是否有问题. ping 127.0.0.1
DOS命令 ipconfig:查看本机IP地址
xxx.xxx.xxx.255 广播地址
（四）InetAddress类的概述和使用
//获取主机名的 DOS 命令 ：hostname
A:InetAddress类的概述
为了方便我们对IP地址的获取和操作，java提供了一个类InetAddress 供我们使用
此类表示互联网协议 (IP) 地址。
B:InetAddress类的常见功能
public static InetAddress getByName(String host)
public String getHostAddress()//获取IP
public String getHostName()//获取主机名
getLocalHost();
C:案例演示: InetAddress类的常见功能
InetAddress inetAddress = InetAddress.getByName("SHEN-MOU-MOU") ;
InetAddress inetAddress = InetAddress.getByName("192.168.3.120") ;
（五）网络编程三要素之端口和协议
A:端口
物理端口 网卡口
逻辑端口 我们指的就是逻辑端口
a:每个网络程序都会有一个逻辑端口
b:用于标识进程的逻辑地址，不同进程的标识
c:有效端口：0~65535（两个字节），其中0~1023系统使用或保留端口。
B:协议
UDP
将数据源和目的封装成数据包中，不需要建立连接；
每个数据报的大小在限制在64k；
因无连接，是不可靠协议；
不需要建立连接，速度快
TCP
建立连接，形成传输数据的通道；
在连接中进行大数据量传输；
需要连接所以是可靠协议；
必须建立连接，效率会稍低
（六）Socket通信原理图解
Socket=IP+端口号
A:Socket套接字概述：
网络上具有唯一标识的IP地址和端口号组合在一起才能构成唯一能识别的标识符套接字。
B:Socket原理机制：
通信的两端都有Socket。
网络通信其实就是Socket间的通信。
数据在两个Socket间通过IO传输。
（七） UDP协议
UDP协议发送数据
A:案例演示: UDP协议发送数据(DatagramSocket)
- 步骤:
- a: 创建UDP通讯客户端对象(DatagramSocket)
- b: 创建数据报包 public DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address,int port)
- c: 发送 数据
- d: 释放资源
public class Client {
public static void main(String[] args) throws IOException {
DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
while (true) {
System.out.println("请输入你要发送的消息");
String s = reader.readLine();
if (s.equals(886)) {
break;
}
byte[] bytes = s.getBytes();
DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, InetAddress.getByName("172.19.246.117"), 9989);
socket.send(datagramPacket);
}
socket.close();
}
}
UDP协议接收数据
A:案例演示: UDP协议接收数据
步骤:// public DatagramSocket(int port)
a: 创建UDP通讯协议服务器端对象(DatagramSocket) 注意要用有参数构造 指定端口号
b: 创建数据报包,作用用来接收数据 // public DatagramPacket(byte[] buf, int length)
c: 接收数据 receive(dp) ;
d: 解析数据报包,拿出数据 dp.getData() ; dp.getLength() ;
e: 释放资源
public class Server {
public static void main(String[] args) throws IOException {
DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9989);
System.out.println("服务器准备就绪。。。。");
while (true) {
byte[] bytes = new byte[1024];
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);
socket.receive(packet);
byte[] data = packet.getData();
int length = data.length;
String s = new String(data, 0, length);
String IP = packet.getAddress().getHostName();
System.out.println(IP + "给你发来消息");
System.out.println( s);
}
}
}
UDP协议发送端的数据来自于键盘录入
A:案例演示: UDP协议发送端的数据来自于键盘录入
B:DOS窗口演示: 开启两个DOS窗口，分别演示发送端和接受端
public class A {
public static void main(String[] args) {
new Thread() {
@Override
public void run() {
try {
DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
while (true) {
System.out.println("请输入你要发送的消息");
String s = reader.readLine();
if (s.equals(886)) {
break;
}
byte[] bytes = s.getBytes();
DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, InetAddress.getByName("172.19.246.117"), 6888);
socket.send(datagramPacket);
}
socket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}.start();
Send();
}
private static void Send() {
try {
DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8888);
System.out.println("服务器准备就绪。。。。");
while (true) {
byte[] bytes = new byte[1024];
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);
socket.receive(packet);
byte[] data = packet.getData();
int length = data.length;
String s = new String(data, 0, length);
String IP = packet.getAddress().getHostName();
System.out.println(IP + "给你发来消息");
System.out.println(s);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public class B {
public static void main(String[] args) {
new Thread() {
@Override
public void run() {
try {
DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
while (true) {
System.out.println("请输入你要发送的消息");
String s = reader.readLine();
if (s.equals(886)) {
break;
}
byte[] bytes = s.getBytes();
DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, InetAddress.getByName("172.19.246.117"), 8888);
socket.send(datagramPacket);
}
socket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}.start();
Send();
}
private static void Send() {
try {
DatagramSocket socket = new DatagramSocket(6888);
System.out.println("服务器准备就绪。。。。");
while (true) {
byte[] bytes = new byte[1024];
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);
socket.receive(packet);
byte[] data = packet.getData();
int length = data.length;
String s = new String(data, 0, length);
String IP = packet.getAddress().getHostName();
System.out.println(IP + "给你发来消息");
System.out.println(s);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
(八)TCP协议
TCP协议发送数据(Scoket)
A:案例演示: TCP协议发送数据(Scoket)
- 步骤:
- a: 创建TCP通讯协议客户端对象(Socket) // public Socket(String host, int port)
- b: 获取输出流对象
- c: 写数据
- d: 释放资源
public class TCPClient {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//参1，服务的的IP 参数2：服务端 端口
Socket socket = new Socket("192.168.11.13", 8888);
//发送数据
//获取通道中的流
OutputStream out = socket.getOutputStream();
out.write("你好TCP服务端，我来了".getBytes());
//释放资源
socket.close();
}
}
TCP协议接收数据
A:案例演示: TCP协议接收数据(ServerSocket)
- 步骤:
-
a: 创建TCP通讯协议服务器端对象(ServerSocket)
-
b: 监听客户端
-
c: 获取输入流对象
-
d: 读取数据
-
e: 释放资源
public class TCPServer { public static void main(String[] args) throws IOException { //ServerSocket( int port) //创建绑定到特定端口的服务器套接字。 ServerSocket ss = new ServerSocket(8888);//暴露端口号 //侦听 客户端的连接 System.out.println("服务器已经开启，等待连接..."); //一旦有客户端连接上来，就返回该套接字 //侦听并接受到此套接字的连接。此方法在连接传入之前一直阻塞。 Socket sk = ss.accept();//阻塞式方法，会阻塞在这里，等待客户端的连接 InputStream in = sk.getInputStream(); byte[] bytes = new byte[1024]; int len = in.read(bytes); String s = new String(bytes, 0, len); System.out.println(s); //释放资源 ss.close(); } }
服务器给客户端一个反馈
public class TCPClient {
public static void main(String[] args) throws IOException {
Socket socket = new Socket("192.168.11.13", 9999);
OutputStream out = socket.getOutputStream();
out.write("服务端你好！".getBytes());
//读取服务端的反馈
InputStream in = socket.getInputStream();
byte[] bytes = new byte[1024];
int len= in.read(bytes); //阻塞方法
System.out.println(new String(bytes, 0, len));
System.out.println("下来了");
socket.close();
}
}
public class TCPServer {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//服务端收到客户端的消息，给客户端一个反馈
ServerSocket ss = new ServerSocket(9999);
System.out.println("服务器已经开启，等待连接...");
Socket sk = ss.accept();
//获取通道中的输入流
InputStream in = sk.getInputStream();
//读取客户端发来的消息
byte[] bytes = new byte[1024];
int len = in.read(bytes);
//获取客户端的ip
String ip = sk.getInetAddress().getHostAddress();
System.out.println(ip+"-发来一条消息:"+new String(bytes, 0, len));
//给客户端一个反馈
OutputStream out = sk.getOutputStream();
out.write("客户端你好，我已经收到你的消息".getBytes());
ss.close();
}
}
客户端键盘录入服务器控制台输出
public class TCPClient {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//A:
//案例演示:
//客户端键盘录入服务器控制台输出
Socket socket = new Socket("192.168.11.13", 7777);
//键盘录入
BufferedReader bfr = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
OutputStream out = socket.getOutputStream();
while (true){
System.out.println("请输入消息");
String s = bfr.readLine();
out.write(s.getBytes());
}
}
}
客户端键盘录入服务器写到文本文件
public class TCPClient {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//A:
//案例演示:
//A:案例演示: 客户端键盘录入服务器写到文本文件
Socket socket = new Socket("192.168.11.13", 7777);
BufferedReader bfr = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
//包装一下通道中的字节流，把他包装成一个高效的字符流
OutputStream out = socket.getOutputStream();
BufferedWriter bfw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(out));
System.out.println("请输入消息");
String msg=null;
while ((msg=bfr.readLine())!=null){
System.out.println("请输入消息");
bfw.write(msg);
bfw.newLine();
bfw.flush();
}
//socket.close();
}
}
public class TCPServer {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//服务端收到客户端的消息，给客户端一个反馈
ServerSocket ss = new ServerSocket(7777);
System.out.println("服务器已经开启，等待连接...");
Socket sk = ss.accept();
//把通道中的字节流，包装成字符
InputStream in = sk.getInputStream();
BufferedReader bfr = new BufferedReader(new InputStreamReader(in));
BufferedWriter bfw=new BufferedWriter(new FileWriter("msg.txt"));
String line=null;
while ((line=bfr.readLine())!=null){
bfw.write(line);
bfw.newLine();
bfw.flush();
}
System.out.println("收到");
ss.close();
}
}
客户端读取文本文件服务器控制台输出
public class TCPClient {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//A:
//案例演示:
//A:案例演示:A:案例演示: 客户端读取文本文件服务器控制台输出
Socket socket = new Socket("192.168.11.13", 7777);
BufferedReader bfr = new BufferedReader(new FileReader("msg.txt"));
OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
BufferedWriter bfw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));
String line=null;
while ((line=bfr.readLine())!=null){
bfw.write(line);
bfw.newLine();
bfw.flush();
}
//手动给服务器写一个标记
bfw.write("over");
bfw.newLine();
bfw.flush();
//释放资源
socket.close();
}
}
public class TCPServer {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//A:
//案例演示:
//客户端读取文本文件服务器控制台输出
ServerSocket ss = new ServerSocket(7777);
System.out.println("服务器已经开启，等待连接...");
Socket sk = ss.accept();
InputStream in = sk.getInputStream();
//将通道中的输入流，包装成字符流
BufferedReader bfr = new BufferedReader(new InputStreamReader(in));
String line=null;
while (true){
line = bfr.readLine();
if (line.equals("over")) {
break;
}
System.out.println(line);
}
//释放资源
ss.close();
}
}
TCP协议上传文本文件
public class TCPClient {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//给服务上传一个文本文件
Socket socket = new Socket("192.168.11.13", 5555);
//获取通道中的输入输出流
InputStream in= socket.getInputStream();
OutputStream out = socket.getOutputStream();
//读取文本文件
BufferedReader bfr = new BufferedReader(new FileReader("msg.txt"));
String line=null;
//把通道中的输出流包装一下
BufferedWriter bfw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(out));
while ((line=bfr.readLine())!=null){
bfw.write(line);
bfw.newLine();
bfw.flush();
}
//释放资源
bfr.close();
socket.close();
}
}
public class TCPServer {
public static void main(String[] args) throws IOException {
ServerSocket ss = new ServerSocket(5555);
System.out.println("服务器已经开启。。。");
Socket sk = ss.accept();
InputStream in = sk.getInputStream();
OutputStream out = sk.getOutputStream();
BufferedWriter bfw = new BufferedWriter(new FileWriter("msg2.txt"));
//包装一下输入流
BufferedReader bfr = new BufferedReader(new InputStreamReader(in));
String line=null;
while ((line=bfr.readLine())!=null){
bfw.write(line);
bfw.newLine();
bfw.flush();
}
bfw.close();
ss.close();
}
}
TCP上传文本文件并给出反馈
A:案例演示: TCP上传文本文件并给出反馈
B:TCP传输容易出现的问题
客户端连接上服务端，两端都在等待，没有任何数据传输。
通过例程分析：
因为read方法或者readLine方法是阻塞式。
解决办法：
1.自定义结束标记
解决办法2：使用shutdownInput，shutdownOutput方法。
//客户端上传文件结束后 直接结束流对象
// public void shutdownOutput()
sk.shutdownOutput() ;
public class TCPClient {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//给服务上传一个文本文件
Socket socket = new Socket("192.168.11.13", 5555);
//获取通道中的输入输出流
InputStream in= socket.getInputStream();
OutputStream out = socket.getOutputStream();
//读取文本文件
BufferedReader bfr = new BufferedReader(new FileReader("msg.txt"));
String line=null;
//把通道中的输出流包装一下
BufferedWriter bfw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(out));
while ((line=bfr.readLine())!=null){
bfw.write(line);
bfw.newLine();
bfw.flush();
}
//手动写一个标记，告诉服务端，我上传完了
//bfw.write("over");
//bfw.newLine();
//bfw.flush();
//手动写一个结束标记不是很好
//
//void shutdownInput ()
//此套接字的输入流置于“流的末尾”。
//void shutdownOutput ()
//禁用此套接字的输出流。
socket.shutdownOutput();
//读取服务端反馈
byte[] bytes = new byte[1024];
int len = in.read(bytes);//阻塞式方法
String s = new String(bytes, 0, len);
System.out.println(s);
//释放资源
bfr.close();
socket.close();
}
}
public class TCPServer {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//服务器告诉浏览器上传成功了
ServerSocket ss = new ServerSocket(5555);
System.out.println("服务器已经开启。。。");
Socket sk = ss.accept();
InputStream in = sk.getInputStream();
OutputStream out = sk.getOutputStream();
BufferedWriter bfw = new BufferedWriter(new FileWriter("msg2.txt"));
//包装一下输入流
BufferedReader bfr = new BufferedReader(new InputStreamReader(in));
String line=null;
while ((line=bfr.readLine())!=null){
bfw.write(line);
bfw.newLine();
bfw.flush();
}
//告诉客户端，文件上传成功
out.write("文件上传成功".getBytes());
bfw.close();
ss.close();
}
}
多线程改进上传文件
public class Client {
public static void main(String[] args) throws IOException {
Socket socket = new Socket("192.168.11.13", 9911);
FileInputStream in = new FileInputStream("歌曲大合唱.mp3");
OutputStream out = socket.getOutputStream();
byte[] bytes = new byte[1024*8];
int hen = 0;
while ((hen = in.read(bytes)) !=-1) {
out.write(bytes, 0, hen);
out.flush();
}
socket.shutdownOutput();
socket.close();
}
}
public class Server {
public static void main(String[] args) throws IOException {
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9911);
System.out.println("服务器准备就绪。。。。");
int i=1;
while (true){
Socket accept = serverSocket.accept();
System.out.println("已有"+(i++)+"个客户连接");
new ServerThread(accept).start();
}
}
}
public class ServerThread extends Thread{
Socket socket;
public ServerThread(Socket socket) {
this.socket=socket;
}
public ServerThread() {
}
@Override
public void run() {
try {
InputStream in = socket.getInputStream();
FileOutputStream out = new FileOutputStream(System.currentTimeMillis()+"歌曲大合唱2.mp3");
byte[] bytes = new byte[1024*8];
int hen=0;
while ((hen=in.read(bytes))!=-1){
out.write(bytes,0,hen);
out.flush();
}
System.out.println("文件上传成功");
socket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
网络编程一些DOS命令
| DOS 命令 | 意义 |
|---|---|
| net view | 获取局域网中的所有主机名 |
| ipconfig -all | 获取本地IP，主机名，MAC地址 |
| arp -a | 获取本局域网中的所有IP地址和物理地址 |
| ping -a x.x.x.x | 获取x.x.x.x的主机名 |
| nbtstat -a 主机名 | 获取MAC地址 |
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