网络原理

基础

• 局域网LAN: 计算机数量更多了, 通过交换机和路由器连接在一起
• 广域网WAN: 将远隔千里的计算机都连在一起;
• 为什么要分层？就是封装/隔离
• 七层：应用层（http) 表示层 会话层 传输层(tcp/ucp) 网络层 (ip) 数据链层 物理层
• 广播的特性：一台结点发送数据，所有结点都能收到
• 数据中带着名字的（MAC地址），只有MAC地址一样的结点才接受数据，其他结点把数据丢弃即可。
• 冲突率：冲突检测+冲突的避免
• 路由器是分割局域网的
• 数据的传输过程是不断地封装+解包，每经过一个局域网（路由器）源mac和目标mac都会进行变化。IP指导mac地址的变化。
• IP地址是在IP协议中, 用来标识网络中不同主机的地址;
• MAC地址用来识别数据链路层中相连的节点;
• 一个进程可以拥有多个端口号，一个端口号只能被一个进程占用。
• IP标识一台设备，port标识一个进程，ip+port标识网络上的唯一的一台设备的唯一进程。
• 五元组：protocol（tcp/udp） 源IP 源port 目的IP 目的port

TCP

传输层协议
有连接
可靠传输
面向字节流

• 如何写一个TCP服务器：
  1.创建一个TCP socket并进行绑定
  2.循环：
  （1：等待客户端连接上来
  （2：把该客户端的处理工作交给线程池去处理

package tcp;

import java.io.*;
import java.net.InetAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;

public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket tcpServerSocket = new ServerSocket(8080);
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        while (true) {
            Socket clientSocket = tcpServerSocket.accept();
            InetAddress clientAddress = clientSocket.getInetAddress();
            int clientPort = clientSocket.getPort();
            System.out.printf("有客户端连接上来 %s:%d%n",
                    clientAddress.getHostAddress(), clientPort);
            // 获取 字节流
            InputStream is = clientSocket.getInputStream();
            // 字节流转换为字符流
            InputStreamReader isReader = new InputStreamReader(is, "UTF-8");
            // 字符流转换缓冲字符流
            BufferedReader reader = new BufferedReader(isReader);

            // 获取输出字节流
            OutputStream os = clientSocket.getOutputStream();
            PrintStream out = new PrintStream(os, true, "UTF-8");

            String line = reader.readLine();
            System.out.println("好友说: " + line);
            System.out.print("请回复> ");
            String response = scanner.nextLine();
            out.println(response);

            clientSocket.close();
        }
    }
}

package tcp;

import java.io.*;
import java.net.InetAddress;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.Socket;
import java.net.SocketAddress;
import java.util.Scanner;

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        Socket tcpClientSocket = new Socket();
        byte[] ipv4 = {(byte) 192, (byte) 168, (byte) 0, (byte) 196};
        InetAddress serverAddress = InetAddress.getByAddress(ipv4);
        SocketAddress serverSocketAddress
                = new InetSocketAddress(serverAddress, 8080);
        tcpClientSocket.connect(serverSocketAddress);

        while (true) {
            System.out.print("请输出> ");
            String request = scanner.nextLine();
            // 通过字节流直接写入请求
            OutputStream os = tcpClientSocket.getOutputStream();
            PrintStream out = new PrintStream(os, true, "UTF-8");
            out.println(request);
            out.flush();

            // 通过字节流，直接读取数据
            InputStream is = tcpClientSocket.getInputStream();
            BufferedReader reader = new BufferedReader(
                    new InputStreamReader(is, "UTF-8")
            );
            String response = reader.readLine();
            System.out.println(response);
        }
    }
}

• 线程处理流程
  1.把输入流和输出流都转成合适的字符流
  2.等待对方的输入，直到一个特殊字符位置（\r\n)
  3.回复对方消息

• 如何写一个TCP

UDP

传输层协议
无连接
不可靠传输
面向数据报

• 如何写UDP服务器:
  1.创建一个UDP socket
  2. 循环：
  1）.等待对方发送UDP报文过来
  2）.回复对方一个UDP报文

package udp;

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

public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.新建一个DatagramSocket
        //创建一个数据报套接字
        DatagramSocket udpserversocket = new DatagramSocket(9898);
        byte[] receivebuffer = new byte[1024];
        //用来指定数据包内存空间的大小
        DatagramPacket receivepacket = new DatagramPacket(receivebuffer, receivebuffer.length);
        //2.等着客户端来撩
        //从此套接字接受数据包
        udpserversocket.receive(receivepacket);
        /**
         * InetAddress类的对象用于IP地址和域名
         */
        InetAddress chilentAddess = receivepacket.getAddress();
        System.out.printf("我从%s:%d收到了消息%n", chilentAddess.getAddress(), receivepacket.getLength());
        System.out.printf("我一共收到了%d字节的数据", receivepacket.getLength());
        String message = new String(
                receivepacket.getData(),
                0,
                receivepacket.getLength(),
                "UTF-8"
        );
        System.out.println(message);
        udpserversocket.close();
    }
}

如何写UDP客户端：
1.创建一个UDP socket
2. 循环：
1)往一个server端口发送UDP报文
2）等待对方回复

package tcp.http;

import java.io.*;
import java.net.*;
import java.util.Scanner;

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        Socket tcpClientSocket = new Socket();
        byte[] ipv4 = { (byte)192, (byte)168, (byte)0, (byte)196 };
        InetAddress serverAddress = InetAddress.getByAddress(ipv4);
        SocketAddress serverSocketAddress
                = new InetSocketAddress(serverAddress, 8080);
        tcpClientSocket.connect(serverSocketAddress);

        while (true) {
            System.out.print("请输出> ");
            String request = scanner.nextLine();
            // 通过字节流直接写入请求
            OutputStream os = tcpClientSocket.getOutputStream();
            PrintStream out = new PrintStream(os, true, "UTF-8");
            out.println(request);
            out.flush();

            // 通过字节流，直接读取数据
            InputStream is = tcpClientSocket.getInputStream();
            BufferedReader reader = new BufferedReader(
                    new InputStreamReader(is, "UTF-8")
            );
            String response = reader.readLine();
            System.out.println(response);
        }
    }
}

Socket

内核和用户程序直接进行网络数据交互的接口，绑定一个五元组