网络的相关概念

网络通信

网络

ip地址

1. 概念:用于唯一标识网络中的每台计算机/主机
2. 查看ip地址: ipconfig
3. ip地址的表示形式:点分十进制xx.xx.xx.xx
4. 每一个十进制数的范围: 0~255
5. ip地址的组成=网络地址+主机地址，比如: 192.168.16.69
6. ilPv6是互联网工程任务组设计的用于替代IPv4的下一代IP协议，其地址数量号称可以
为全世界的每一粒沙子编上一个地址。
7. 由于IPv4最大的问题在于网络地址资源有限，严重制约了互联网的应用和发展。IPv6
的使用，不仅能解决网络地址资源数量的问题，而且也解决了多种接入设备连入互联网的障碍。

ipv4地址分类

127.0.0.1表示本机地址。

ipv6使用 128 位表示地址，（16个字节，是ipv4的4倍）。

域名

端口号：范围0~65535（0 ~ 2^16）

网路通信协议

TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）的简写，传输控制协议/网际互联协议。

这个协议是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，简单地说，就是由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成的。

网络协议的三要素：语法、语义、时序（同步）。

OSI模型	TCP/IP模型	对应协议
应用层	应用层	HTTP、ftp、telnet、DNS...
表示层
会话层
传输层	传输层（TCP）	TCP、UDP、...
网络层	网络层（IP）	IP、ICMP、ARP...
数据链路层	物理+数据链路层	Link
物理层

TCP和UDP

TCP协议：传输控制协议

1. 使用TCP协议前,须先建立TCP连接,形成传输数据通道。
2. 传输前,采用"三次握手"方式,是可靠的。
3. TCP协议进行通信的两个应用进程:客户端、服务端。
4. 在连接中可进行大数据量的传输。
5. 传输完毕，需释放已建立的连接，效率低。

特点：面向连接的、可靠性的、基于字节流的。

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UDP协议：用户数据协议

1. 将数据、源、目的封装成数据包，不需要建立连接。
2. 每个数据报的大小限制在64K内,不适合传输大量数据。
3. 因无需连接,故是不可靠的。
4. 发送数据结束时无需释放资源(因为不是面向连接的)，速度快。
5. 举例：厕所通知、发短信。

InetAdress类

相关方法：

1. 获取本机lnetAddress对象 getLocalHost，返回InetAddress。
2. 根据指定（主机名/域名）获取ip地址对象getByName，返回InetAddress。
3. 获取InetAddress对象的主机名getHostName，返回String。
4. 获取InetAddress对象的 ip 地址getHostAddress，返回String。

package com.fw.api;

import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;

/**
 * InetAddress类
 * 本机、远程服务器 的 hostname、ip
 */
public class Api01 {
    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
        //获取本机 InetAddress 对象 getLocalHost
        InetAddress localHost = InetAddress.getLocalHost();
        System.out.println("localHost = " + localHost);

        //根据指定(主机名/域名)获取 ip 地址对象 getByName
        InetAddress host2 = InetAddress.getByName("LAPTOP-LD1C4FPE");	// 这里填的是我的主机名
        System.out.println("host2 = " + host2);
        System.out.println(localHost == host2);     // true

        InetAddress host3 = InetAddress.getByName("www.hsp.com");
        System.out.println("host3 = " + host3);

        //获取 InetAddress 对象的主机名 getHostName	/  或者说是域名
        String host3Name = host3.getHostName();
        System.out.println("host3Name = " + host3Name);

        //获取 InetAddress 对象的ip地址 getHostAddress
        String host3Address = host3.getHostAddress();
        System.out.println("host3Address = " + host3Address);
    }
}

控制台输出如下：
localHost = LAPTOP-LD1C4FPE/115.156.158.3
host2 = LAPTOP-LD1C4FPE/115.156.158.3
true
host3 = www.hsp.com/199.60.103.225
host3Name = www.hsp.com
host3Address = 199.60.103.225

Socket

1. 套接字 (Socket) 开发网络应用程序被广泛采用，以至于成为事实上的标准。
2. 通信的两端都要有 Socket，是两台机器间通信的端点。
3. 网络通信其实就是 Socket 间的通信。
4. Socket 允许程序把网络连接当成一个流，数据在两个 Socket 间通过 IO 传输。
5. 一般主动发起通信的应用程序属客户端，等待通信请求的为服务端。
   

Socket编程包括 TCP 和 UDP。
TCP 可靠。
UDP 不可靠。

TCP网络通信编程

// 发送数据
OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
// 接收数据
InputStream inputStream = socket.getInputStream();

// 结束标记
socket.shutdownInput();
socket.shutdownOutput();
// 写入结束标记也可以使用newLine()或者\n。同时接收方需要使用readLine()
writer.newLine();

// 使用字符流(Writer)时，需要刷新
bufferedWriter.flush();

应用案例

服务端

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/**
 * 服务器端接收到客户端发送的信息，输出,并退出。在 9999 端口监听
 */
public class SocketTcp01Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        Socket socket = serverSocket.accept();

        System.out.println("服务端socket类型 = " + socket.getClass());

        InputStream inputStream = socket.getInputStream();

        byte[] buf = new byte[1024];
        int readLen;
        while ((readLen = inputStream.read(buf)) != -1) {
            //根据读取到的实际长度， 显示内容.
            System.out.println(new String(buf, 0, readLen));
        }

        // 关闭
        inputStream.close();
        socket.close();
        serverSocket.close();
    }
}

服务端在本机的 9999 端口监听，等待连接。当没有客户端连接 9999 端口时，程序会阻塞，等待连接。

客户端

import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ConnectException;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;

/**
 * 客户端连接到服务器端，发送"hello, server"，然后退出。
 */
public class SocketTcp01Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1. 连接服务端 (ip , 端口）
        //解读: 连接本机的 9999 端口, 如果连接成功， 返回 Socket 对象
        Socket socket;
        try {
            socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
        } catch (ConnectException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("连接失败");
            return ;
        }
        System.out.println("客户端 socket 返回=" + socket.getClass());

        //2. 连接上后， 生成 Socket, 通过 socket.getOutputStream()
        // 得到 和 socket 对象关联的输出流对象
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();

        //3. 通过输出流， 写入数据到 数据通道
        outputStream.write("hello, server".getBytes());

        //4. 关闭流对象和 socket, 必须关闭
        outputStream.close();
        socket.close();

        System.out.println("客户端退出");
    }
}

客户端通过 ip 和 端口 连接。生成Socket，通过getOutputStream（）输出流，写入数据到数据通道。

启动时先启动服务端，后启动客户端。

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案例三：使用字符流

BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));

BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));

结束标记除了使用.shutdownOutput()外，还可以使用writer.newLine();
不过这时候接收端要使用readLine()进行接收。

使用字符流时，需要使用writer.flush()进行手动刷新，否则数据不会写入数据通道。

netstat指令

Linux netstat 命令用于显示网络状态。
利用 netstat 指令可让你得知整个 Linux 系统的网络情况。
Linux netstat命令 | 菜鸟教程

netstat -ano | more

more 表示分页。 b 表示同时查看应用名。

LISTENING 表示某个端口在监听。

TCP网络通讯不为人知的秘密

当客户端连接到服务端后，实际上客户端也是通过一个端口和服务端进行通讯的，这个端口是TCP/IP来分配的，是不确定的，是随机的。

UDP网络通信编程【了解】

1. 类DatagramSocket和DatagramPacket[数据包/数据报]实现了基于UDP协议网络程序。
2. UDP数据报通过数据报套接字DatagramSocket发送和接收，系统不保证UDP数据报一定能够安全送到目的地， 也不能确定什么时候可以抵达。
3. DatagramPacket对象封装了UDP数据报，在数据报中包含了发送端的IP地址和端口号以及接收端的IP地址和端口号。
4. UDP协议中每个数据报都给出了完整的地址信息，因此无须建立发送方和接收方的连接。

UDP编程的基本流程：

1. 核心的两个类/对象DatagramSocket与DatagramPacket
2. 建立发送端，接收端(没有服务端和客户端概念)
3. 发送数据前，建立数据包/报DatagramPacket对象
4. 调用DatagramSocket的发送、 接收方法
5. 关闭DatagramSocket

A端

package com.fw.udp;

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

public class UDPReceiverA {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1.创建一个 Datagram Socket 对象，准备在9999接收数据
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9999);
        // 2.构建一个 DatagramPacket 对象，准备接收数据
        byte[] buf = new byte[1024];
        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);
        // 3.调用接收方法，将通过网络传输的 DatagramPacket 对象填充到 packet 对象
        System.out.println("接收端A等待接收数据...");
        socket.receive(packet);
        // 4.可以把 packet 进行拆包，取出数据显示
        int length = packet.getLength();
        byte[] data = packet.getData();     // 接收到数据
        String s = new String(data, 0, length);
        System.out.println(s);

        // 回复消息给B端
        data = "好的，明天见".getBytes();
        packet = new DatagramPacket(data, data.length, InetAddress.getLocalHost(), 9998);   // 发向9998
        socket.send(packet);

        // 关闭资源
        socket.close();
        System.out.println("A端退出");
    }
}

B端

package com.fw.udp;

import java.io.IOException;
import java.net.*;

public class UDPSenderB {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9998);

        byte[] data = "hello 明天一起去吃火锅~".getBytes();

        DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length, InetAddress.getLocalHost(), 9999);
        socket.send(packet);

        // 接收从A端返回的信息
        byte[] buf = new byte[1024];
        packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);
        socket.receive(packet);

        // 把packet进行拆包，取出数据
        int length = packet.getLength();
        data = packet.getData();
        String s = new String(data, 0, length);
        System.out.println(s);

        // 关闭资源
        socket.close();
        System.out.println("B端退出");
    }
}

启动时要先启动 A 端，再启动 B 端。

网络传输文件代码示例