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网络编程

1.网络分层

网络分层是将网络通信划分为不同的逻辑层次，每一层负责特定的功能，从而实现网络通信的模块化和标准化。常用的网络分层模型包括OSI（开放系统互联）模型和TCP/IP模型。

 

特点和作用：

• 分层模型使得网络协议更易于设计、实现和维护，每一层都有明确定义的功能和接口。
• 分层模型提供了标准化的接口和协议，不同厂商和组织之间可以基于共同的标准进行通信和互操作。
• 每一层的功能清晰划分，有助于故障排除和性能优化。

总的来说，网络分层模型是一种组织网络通信的方式，将复杂的通信过程分解为多个层次，使得网络设计和管理更加简单和可靠。

2.网络编程三要素

2.1 IP地址

IP地址相当于每台计算机的标识符，也就是“名字”，如果想要实现计算机的网络通信，那么IP地址就是帮助你找到你想要通信的计算机的方式。

IP地址分类为IP4,和IP6。

IP4又四个字节组成，32位，大约可以表示42亿台计算机，但是随着电子产品的增多，IP4分配的地址明显是不够的，那么我们就需要一种能分配更多地址的方式，那就是IP6。

IP6有16字节，128位，号称可以为地球的每一粒沙子命名。

如果想要知道自己电脑的IP地址，可以Win+R打开黑窗口，输入ipconfig就可以查看自己电脑的IP4和IP6地址(一些新的设备没有IP4地址)。

2.2 端口

如果说IP地址是计算机的标识，那么端口号就是应用程序的标识，没有端口号，两台计算机之间也不能实现网络通信。

端口分类：

公认端口：0~1023。被预先定义的服务通信占用（如：HTTP占用端口80，FTP占用端口21，Telnet占用端口23）
注册端口：1024~49151。分配给用户进程或应用程序。（如：Tomcat占用端口8080，MySQL占用端口3306，Oracle占用端口1521等）。（我们后面开发的程序可以使用这个范围的端口号）
动态/私有端口：49152~65535。
端口号与IP地址的组合得出一个网络套接字：Socket。

2.3 协议

网络通信协议是一组规则和约定，用于在计算机网络中进行通信和数据交换。这些协议定义了数据如何在网络中传输、路由和处理。常见的网络通信协议包括：

1. TCP（传输控制协议）：提供可靠的、面向连接的通信服务，确保数据的顺序传输和不丢失。常用于需要可靠数据传输的应用，如网页浏览、文件传输等。

2. UDP（用户数据报协议）：提供无连接的通信服务，数据传输不可靠，不保证数据的顺序和完整性。常用于实时应用，如音视频传输、在线游戏等。

3. IP（互联网协议）：定义了计算机在网络上的唯一标识（IP地址），以及数据包的格式和路由规则。IPv4和IPv6是目前广泛使用的两个版本。

4. HTTP（超文本传输协议）：用于在客户端和服务器之间传输超文本文档，是万维网的核心协议。通过HTTP，用户可以访问网页、发送和接收电子邮件等。

5. HTTPS（超文本传输安全协议）：是HTTP的安全版本，通过SSL/TLS加密协议保护数据传输的安全性和完整性。

6. FTP（文件传输协议）：用于在网络上传输文件，支持文件上传、下载和管理。

7. SMTP（简单邮件传输协议）：用于在网络上传输电子邮件，定义了电子邮件的格式和传输规则。

8. POP3（邮局协议第3版）和IMAP（互联网消息访问协议）：用于接收和管理电子邮件的协议，POP3将邮件下载到本地客户端，而IMAP在服务器上管理邮件，客户端只是远程访问邮件。

9. DNS（域名系统）：将域名映射到IP地址的分布式数据库系统，用于解析域名和进行网络寻址。

10. ARP（地址解析协议）：将IP地址解析为物理地址（MAC地址）的协议，用于在局域网中进行通信。

这些网络通信协议共同构成了计算机网络的基础，实现了各种应用和服务之间的通信和交互。

这里为我们着重讲UDP通信和TCP通信。

3.UDP

从上面图片我们可以看到，使用UDP通信时，不需要与向接收的一方提前建立联系，直接发送信息，信息是否传送到了，不能得知，如果接收信息的一方没在线，发送信息的一方仍然可以发送信息，所以信息是否安全发送不能保证，但是没有了事先的建立联系，通信效率也提高了不少。

实现UDP通信，主要使用到下面方法。

下面我们用代码实现一下。

用户端：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //1、创建客户端，发消息的人
        try {
            DatagramSocket socket =new DatagramSocket();
            //2、创建包含信息的包
            Scanner scan=new Scanner(System.in);

            while (true) {

                String msg=scan.nextLine();//输入字符串
                byte[] bytes=msg.getBytes();//转换成字节数组
                if("exit".equals(msg))//退出判断
                {
                    socket.close();
                    break;
                }
                //将信息包装
                DatagramPacket packet=new DatagramPacket(bytes,bytes.length, InetAddress.getLocalHost(),6666);
                //发送信息包
                socket.send(packet);
            }
        } catch (Exception e) {//捕获异常
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

服务端：

public class Server {
    public static void main(String[] args) {

        try {
            //1。创建服务端对象
            DatagramSocket socket =new DatagramSocket(6666);//指定端口号

            //2，创建一个数据包对象，用于接受数据
            byte[] buffer =new byte[1024*64];
            DatagramPacket packet =new DatagramPacket(buffer,buffer.length);
            while (true) {
                //接收信息包
                socket.receive(packet);
                int len=packet.getLength();
                String s1=new String(buffer,0,len);
                System.out.println(s1);//打印信息
            }
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

 

4.TCP

发送信息：

 

接收信息：

 

下面我们用多线程实现一个服务端连接多个用户端，并且可以实现多发多收。

服务端：

 

package com.lenrn.tcp;

import java.io.DataInputStream;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Server {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1.实例化一个serversocket对象
        ServerSocket serverSocket=new ServerSocket(6886);
        //2.等待客户端连接,程序暂停,等待客户端的连接请求
        System.out.println("服务端启动");
        while (true) {
            //多次与新用户连接
            Socket socket= serverSocket.accept();

            System.out.println("已经与"+socket.getRemoteSocketAddress()+"建立连接");
            //子线程
            new ServerReadThread(socket).start();
        }

    }
}

class ServerReadThread extends Thread{
    private Socket socket;
    public ServerReadThread(Socket socket)
    {
        this.socket=socket;
    }
    @Override
    public void run() {
        try {

            //3.从socket对象中得到一个字节输入流、
            InputStream is = socket.getInputStream();
            //4.将低级的字节输入流包装成数据输入流
            DataInputStream dis=new DataInputStream(is);
            while (true)
            {
                String rs= dis.readUTF();
                System.out.println(rs);
            }
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(socket.getRemoteSocketAddress()+"下线了");
        }
    }
}

 

用户端：

用户端多开需要勾选选项。

勾选应用即可。

package com.lenrn.tcp;

import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws Exception {

        //1.创建一个Socket对象，同时请求连接服务端
        Socket socket=new Socket("127.0.0.1",6886);

        //2.从socket管道中得到一个字节输出流

        OutputStream os=socket.getOutputStream();
        //3.将低级的字节输出流包装成数据输出流
        DataOutputStream dos=new DataOutputStream(os);
        //4.写数据出去
        Scanner scan=new Scanner(System.in);
        while (true) {
            String msg = socket.getRemoteSocketAddress().toString();
            msg+=": ";
            String k=scan.nextLine();
            msg+=k;
            if("exit".equals(k))
            {
                System.out.println("退出成功");
                dos.close();
                socket.close();
                break;
            }
            dos.writeUTF(msg);
        }
    }
}