网络通信原理与Java实现-优快云博客

一、网络模型

OSI参考模型
TCP/IP参考模型

应用层：FTP和HTTP协议等

传输层：UDP和TCP等

网际层：IP

1·网络通讯要素：

IP地址、端口号、传输协议

IP地址：

1.它是网络中的设备标识

2.不易记忆，可用主机名表示，两者存在映射关系

3.本机回环地址：127.0.0.1，主机名为：localhost

端口号：

1.用于标识进程的逻辑地址，不同进程的标识。

2.有效端口：0 ~ 65535，系统使用或保留的端口是：0 ~ 1024.

传输协议：

即通信规则，包含TCP和UDP协议

2.通信的步骤：

1.找到IP地址

2.数据要发送到对象指定应用程序，为标识这些应用程序，所以给这些网络应用程序都用数字标识，为方便称呼这个数字，叫做端口，即逻辑端口。

3/定义通信规则，称之为协议。国际组织定义了通用协议，即TCP/IP。

注意：必须要有数字标识才能将数据发送到应用程序上。

import java.net.*;  
  
class  IPDemo  
{  
    public static void main(String[] args) throws Exception  
    {  
    /*    
        //获取本机IP地址   
        InetAddress i = InetAddress.getLocalHost(); 
 
        System.out.println(i.toString()); 
        System.out.println("address:"+i.getHostAddress()); 
        System.out.println("name:"+i.getHostName()); 
    */  
        //通过百度主机名获取其IP地址   
        InetAddress ia = InetAddress.getByName("www.baidu.com");  
        System.out.println("address:"+ia.getHostAddress());  
        System.out.println("name:"+ia.getHostName());  
    }  
}  //<span style="font-family: Arial, Helvetica, simsun, u5b8bu4f53;"> InetAddress[ ] ia = InetAddress.getAllByName("www.baidu.com");  </span>

UDP特点:

面向无连接，即将数据及源和目的封装成数据包中，不建立链接的发送
每个数据报的大小限制在64K之内
因无连接，是不可靠的协议
不建立连接，速度快。

TCP特点:

面向连接，在建立连接后，形成传输数据的通道
在连接中进行大数据量的传输
通过三次握手完成连接，是可靠的协议
必须建立连接，效率稍慢

三次握手：第一次本方发送请求，第二次对方确认连接，第三次本方再次确认连接成功。

二、Socket:

它被称之为插座，相当于港口一样，是网络服务提供的一种机制。
通信两端都要有Socket，才能建立服务。
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。

UDP传输：

DatagramSocket 与DatagramPacket

发送数据的步骤：

建立发送端和接受端
建立数据包
通过Socket的发送方法发送数据包
关闭Socket

发送端和接收端是两个独立的运行程序

发送端：

无需指定端口，也可以将端口加入。如果不指定的话，系统会随机分配一个端口，如第一次运行时端口为1000，那么第二次就会顺延为1001，再运行会一直顺延，因为之前的短路还没有得到释放，所以会顺延端口号值。

import java.net.*;

需求：通过udp传输方式，将一段文字数据发送出去。，

定义一个udp发送端。

思路：

1，建立updsocket服务。

2，提供数据，并将数据封装到数据包中。

3，通过socket服务的发送功能，将数据包发出去。

4，关闭资源。

class  UdpSend  
{  
    public static void main(String[] args) throws Exception  
    {  
        //1，创建udp服务。通过DatagramSocket对象。  
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(8888);  
  
        //2，确定数据，并封装成数据包。DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port)   
         //getBytes()方法可以字符串装换成字节数组  
        byte[] buf = "udp ge men lai le ".getBytes();  
        DatagramPacket dp =   
            new DatagramPacket(buf,buf.length,InetAddress.getByName("127.0.0.1"),10000);  
  
        //3，通过socket服务，将已有的数据包发送出去。通过send方法。  
        ds.send(dp);  
  
        //4，关闭资源。  
  
        ds.close();  
  
    }  
}

接收端：

需求：

定义一个应用程序，用于接收udp协议传输的数据并处理的。

定义udp的接收端。

思路：

1，定义udpsocket服务。通常会监听一个端口。其实就是给这个接收网络应用程序定义数字标识。

方便于明确哪些数据过来该应用程序可以处理。

2，定义一个数据包，因为要存储接收到的字节数据。

因为数据包对象中有更多功能可以提取字节数据中的不同数据信息。

3，通过socket服务的receive方法将收到的数据存入已定义好的数据包中。

4，通过数据包对象的特有功能。将这些不同的数据取出。打印在控制台上。

5，关闭资源。

dos下输入start可以开启两个dos命令窗口

class  UdpRece  
{  
    public static void main(String[] args) throws Exception  
    {  
        //1,创建udp socket，建立端点。  
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10000);  
        while(true)  
        {  
        //2,定义数据包。用于存储数据。  
        byte[] buf = new byte[1024];  
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf,buf.length);  
  
        //3，通过服务的receive方法将收到数据存入数据包中。  
        ds.receive(dp);//阻塞式方法。  
          
  
        //4，通过数据包的方法获取其中的数据。  
        String ip = dp.getAddress().getHostAddress();  
  
        String data = new String(dp.getData(),0,dp.getLength());  
  
        int port = dp.getPort();  
  
        System.out.println(ip+"::"+data+"::"+port);  
  
        }  
        //5，关闭资源  
        //ds.close();  
  
    }  
}

UDP-键盘录入方式传递数据：

/* 
import java.net.*; 
import java.io.*;一般同时使用 
 
192.168.0.1代表网络段和192.168.0.255代表这个网络段中的主机地址 
*/  
import java.net.*;  
import java.io.*;  
class  UdpSend2  
{  
    public static void main(String[] args) throws Exception  
    {     
       //1,创建udp socket。  
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket();  
        //读取键盘录入  
        BufferedReader bufr =   
            new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));  
  
        String line = null;  
        //readLine()用read的阻塞式方法。TCP的时候要用到  
        while((line=bufr.readLine())!=null)  
        {  
            if("over".equals(line))  
                break;  
            //2，确定数据，并封装成数据包。DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port)   
           //getBytes()方法可以字符串装换成字节数组    
            byte[] buf = line.getBytes();  
  
            DatagramPacket dp =   
                new DatagramPacket(buf,buf.length,InetAddress.getByName("127.0.0.1"),10001);  
            //3，通过socket服务，将已有的数据包发送出去。通过send方法。  
            ds.send(dp);  
        }  
        //4，关闭资源。  
        ds.close();  
    }  
}  
class  UdpRece2  
{  
    public static void main(String[] args) throws Exception  
    {  
        //1,创建udp socket，建立端点。  
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10001);  
  
        while(true)  
        {  
            //2,定义数据包。用于存储数据。  
            byte[] buf = new byte[1024];  
            DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf,buf.length);  
            //3，通过服务的receive方法将收到数据存入数据包中。  
              
            ds.receive(dp);//阻塞式方法。  
              
            //4，通过数据包的方法获取其中的数据。  
            String ip = dp.getAddress().getHostAddress();  
            String data = new String(dp.getData(),0,dp.getLength());  
              
  
            System.out.println(ip+"::"+data);  
        }  
    }  
}

编写一个简单的聊天程序：

有收数据的部分，有发数据的部分，这两部分需要同时执行，那就需要多线程技术，一个线程控制接收，一个线程控制发。

因为收和发的动作不一致，所以要定义两个run方法，而且这个两个方法要封装到不同的类中。

import java.io.*;  
import java.net.*;  
//发送数据  
class SendSocket implements Runnable  
{  
    //定义全局变量  
    private DatagramSocket ds;  
    //初始化发送类对象的参数  
    public SendSocket(DatagramSocket ds)  
    {  
        this.ds = ds;  
    }  
    //覆写run方法，此线程发送键盘录入的数据  
    public void run()  
    {  
        try  
        {  
            //创建读取流，读取键盘数据  
            BufferedReader bufr =  
                new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));  
            String line = null;  
            while((line=bufr.readLine())!=null)  
            {  
                if("over".equals(line))  
                    break;  
                byte[] b = line.getBytes();  
                //创建发送服务对象，将数据发送出去  
                DatagramPacket dp =  
                new DatagramPacket(b,b.length,InetAddress.getByName("192.168.1.255"),10001);  
                ds.send(dp);  
            }  
            //关闭资源  
            ds.close();  
        }  
        catch (Exception e)  
        {  
            throw new RuntimeException("发送失败");  
        }  
    }  
}  
  
//接收数据  
class ReceSocket implements Runnable  
{  
    //定义全局变量  
    private DatagramSocket ds;  
    //初始化接收类对象的参数  
    public ReceSocket(DatagramSocket ds)  
    {  
        this.ds = ds;  
    }  
    //覆写run方法，此线程接收数据  
    public void run()  
    {  
        try  
        {  
            //循环读取接收到的数据  
            while(true)  
            {  
                //创建字节数组存储数据  
                byte[] by = new byte[1024];  
                //创建接收数据的对象，接收数据  
                DatagramPacket dp = new DatagramPacket(by,by.length);  
                ds.receive(dp);  
                //获取发送方的ip地址  
                String ip = dp.getAddress().getHostAddress();  
                //getData获取byte数组中的数据  
                String data = new String(dp.getData(),0,dp.getLength());  
                System.out.println(ip+":"+data);  
            }  
        }  
        catch (Exception e)  
        {  
            throw new RuntimeException("接收失败");  
        }  
    }  
}  
//测试  
class ChatDemo   
{  
    public static void main(String[] args) throws Exception  
    {  
        //创建发送和接收服务的对象  
        DatagramSocket sendSocket = new DatagramSocket();  
        DatagramSocket receSocket = new DatagramSocket(10001);  
        //创建两个线程，同时执行  
        new Thread(new SendSocket(sendSocket)).start();  
        new Thread(new ReceSocket(receSocket)).start();  
    }  
}

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