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Java网络编程 - 网络编程介绍 - 网络通信三要素

2023-09-07 15:47

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网络编程介绍

什么是网络编程?

网络编程可以让程序与网络上的其他设备中的程序进行数据交互。

网络编程基本模式:

常见的通信模式有如下2种形式:Client-Server(CS: 客户端与服务器模式) 、 Browser/Server(BS: 浏览器与服务器模式)

Client-Server(CS)模式

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Browser/Server(BS)模式

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网络通信三要素

实现网络编程关键的三要素:

IP地址:设备在网络中的地址,是唯一的标识。

端口:应用程序在设备中唯一的标识。

协议: 数据在网络中传输的规则,常见的协议有UDP协议和TCP协议。

在这里插入图片描述

要素一: IP地址

IP地址基本介绍

IP(Internet Protocol):全称”互联网协议地址”,是分配给上网设备的唯一标志。

常见的IP分类为:IPv4和IPv6

IPV4

IPV4: 32位(四个字节)

IPV4每个字节表示一个整数, 每个整数之间使用逗号隔开

在这里插入图片描述

IPV6

IPv6:128位(16个字节),由于IPV4不够用, 所以出现了IPV6, IPV6号称可以为地球每一粒沙子编号。

IPv6分成8个整数,每个整数用四个十六进制位表示, 数之间用冒号(:)分开。

在这里插入图片描述

IP地址形式:

公网地址、和私有地址(局域网使用)。

192.168. 开头的就是常见的局域网地址,范围即为192.168.0.0–192.168.255.255,专门为组织机构内部使用。

IP常用命令:

ipconfig:查看本机IP地址

ping IP地址:检查网络是否连通

特殊的IP地址:

本机IP: 127.0.0.1或者localhost:称为回送地址也可称本地回环地址,只会寻找当前所在本机。

IP地址的操作类

IP地址操作类InetAddress的使用

此类表示Internet协议(IP)地址。

InetAddress API如下:

名称说明
static InetAddress getLocalHost()返回本主机的地址对象
static InetAddress getByName(String host)得到指定主机的IP地址对象,参数是域名或者IP地址
getHostName()获取此IP地址的主机名
getHostAddress()返回IP地址字符串
isReachable(int timeout)在指定毫秒内连通该IP地址对应的主机,连通返回true

前两个静态方法用于获取地址对象

public static void main(String[] args) throws Exception {    // 返回本机地址对象    InetAddress ip1 = InetAddress.getLocalHost();    System.out.println(ip1); // chenyqdeMacBook-Pro.local/127.0.0.1    // 根据域名或IP地址返回地址对象    InetAddress ip2 = InetAddress.getByName("www.baidu.com");    System.out.println(ip2); // www.baidu.com/183.232.231.172}

获取地址对象后, 可以根据地址对象获取主机名、地址字符串、是否连通等等。

public static void main(String[] args) throws Exception {    // 返回本机地址对象    InetAddress ip1 = InetAddress.getLocalHost();    System.out.println(ip1); // chenyqdeMacBook-Pro.local/127.0.0.1    // 主机名    System.out.println(ip1.getHostName()); // chenyqdeMacBook-Pro.local    // 主机地址    System.out.println(ip1.getHostAddress()); // 127.0.0.1    // 三秒内是否连通    System.out.println(ip1.isReachable(3000)); // true}

要素二: 端口号

端口号:

端口号:标识正在计算机设备上运行的进程(程序),被规定为一个 16 位的二进制,范围是 0~65535。

例如我们将IP地址看成是酒店名称, 那么端口号就是房间号; 有IP地址有端口号我们才可以准确的找到运行的程序

端口类型:

周知端口:0~1023,被预先定义的知名应用占用(如:HTTP占用 80,FTP占用21)

注册端口:1024~49151, 分配给用户进程或某些应用程序。(如:Tomcat占 用8080,MySQL占用3306)

动态端口:49152到65535,之所以称为动态端口,是因为它一般不固定分配某种进程,而是动态分配。

注意:我们自己开发的程序选择注册端口,且一个设备中不能出现两个程序的端口号一样,否则出错

要素三: 协议

通信协议:

连接和通信数据的规则被称为网络通信协议

网络通信协议有两套参考模型:

OSI参考模型:世界互联协议标准,全球通信规范,由于此模型过于理想化,未能在因特网上进行广泛推广。

TCP/IP参考模型(或TCP/IP协议):事实上的国际标准。

OSI参考模型TCP/IP参考模型各层对应面向操作
应用层应用层HTTP、FTP、DNS、SMTP…应用程序需要关注的:浏览器,邮箱。程序员一般在这一层开发
表示层
会话层
传输层传输层TCP、UDP…选择使用的TCP , UDP协议
网络层网络层IP、ICMP…封装源和目标IP,进行路径选择
数据链路层数据链路层+物理物理寻址、比特流…物理设备中传输
物理层

传输层的两个常见的协议:

TCP(Transmission Control Protocol) :传输控制协议

UDP(User Datagram Protocol):用户数据报协议

TCP协议

TCP协议特点:

使用TCP协议,必须双方先建立连接,它是一种面向连接的可靠通信协议。

传输前,采用“三次握手”方式建立连接,所以是可靠的 。

在连接中可进行大数据量的传输 。

连接、发送数据都需要确认,且传输完毕后,还需释放已建立的连接,通信效率较低。

TCP协议通信场景:

对信息安全要求较高的场景,例如:文件下载、金融等数据通信

TCP会进行三次握手确立连接:

第一次握手: 客户端发送网络包,服务端收到了。

  • 服务器端得出结论: 客户端发送能力正常, 服务端接收能力正常

第二次握手: 服务端发包,客户端收到了。

  • 客户端得出结论: 服务端的发送能力和接收能力正常, 客户端的发送能力和接收能力正常;
  • 但是此时服务端并不知道客户端的接收能力是否正常, 所以就会进行第三次握手

第三次握手: 客户端发包,服务端收到了。

  • 服务端得出结论: 客户端的接收、发送能力正常,服务器自己的发送、接收能力也正常。

在这里插入图片描述

TCP会进行四次挥手断开连接:

第一次挥手: 客户端向服务端发送一个数据包

  • 告诉服务端:我要跟你断开连接了,不会再给你发数据了;

第二次挥手: 服务端收到数据包后, 向客户端发送一个数据包

  • 服务端告诉客户端:我知道你要断开了,但是我还有数据没有发送完,等发送完了所有的数据就进行第三次挥手

第三次挥手: 服务端向客户端发送一个数据包

  • 这是服务端告诉客户端:我的数据也发送完了,不再给你发数据了

第四次挥手: 客户端收到数据包之后,一样发送一个 ACK 报文作为应答; 并经过一段时间发送确认包

  • 至此断开连接, 四次挥手结束

在这里插入图片描述

UDP协议

UDP协议:

UDP是一种无连接、不可靠传输的协议。

将数据源IP、目的地IP和端口封装成数据包,不需要建立连接

每个数据包的大小限制在64KB内

发送不管对方是否准备好,接收方收到也不确认,故是不可靠的

可以广播发送 ,发送数据结束时无需释放资源,开销小,速度快。

UDP协议通信场景:

语言通话, 视频通话

来源地址:https://blog.csdn.net/m0_71485750/article/details/127710145

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