什么是网络模型
网络编程的本质是两个设备之间的数据交换,当然,在计算机网络中,设备主要指计算机。数据传递本身没有多大的难度,不就是把一个设备中的数据发送给两外一个设备,然后接受另外一个设备反馈的数据。
现在的网络编程基本上都是基于请求/响应方式的,也就是一个设备发送请求数据给另外一个,然后接收另一个设备的反馈。
在网络编程中,发起连接程序,也就是发送第一次请求的程序,被称作客户端(Client),等待其他程序连接的程序被称作服务器(Server)。客户端程序可以在需要的时候启动,而服务器为了能够时刻相应连接,则需要一直启动。例如以打电话为例,首先拨号的人类似于客户端,接听电话的人必须保持电话畅通类似于服务器。
连接一旦建立以后,就客户端和服务器端就可以进行数据传递了,而且两者的身份是等价的。
在一些程序中,程序既有客户端功能也有服务器端功能,最常见的软件就是BT、emule这类软件了。
下面来谈一下如何建立连接以及如何发送数据。
IP地址与域名
在现实生活中,如果要打电话则需要知道对应人的电话号码,如果要寄信则需要知道收信人的地址。在网络中也是这样,需要知道一个设备的位置,则需要使用该设备的IP地址,具体的连接过程由硬件实现,程序员不需要过多的关心。
IP地址是一个规定,现在使用的是IPv4,既由4个0-255之间的数字组成,在计算机内部存储时只需要4个字节即可。在计算机中,IP地址是分配给网卡的,每个网卡有一个唯一的IP地址,如果一个计算机有多个网卡,则该台计算机则拥有多个不同的IP地址,在同一个网络内部,IP地址不能相同。IP地址的概念类似于电话号码、身份证这样的概念。
由于IP地址不方便记忆,所以有专门创造了域名(Domain Name)的概念,其实就是给IP取一个字符的名字,例如163.com、sina.com等。IP和域名之间存在一定的对应关系。如果把IP地址类比成身份证号的话,那么域名就是你的姓名。
其实在网络中只能使用IP地址进行数据传输,所以在传输以前,需要把域名转换为IP,这个由称作DNS的服务器专门来完成。
所以在网络编程中,可以使用IP或域名来标识网络上的一台设备。
端口
为了在一台设备上可以运行多个程序,人为的设计了端口(Port)的概念,类似的例子是公司内部的分机号码。
规定一个设备有216个,也就是65536个端口,每个端口对应一个唯一的程序。每个网络程序,无论是客户端还是服务器端,都对应一个或多个特定的端口号。由于0-1024之间多被操作系统占用,所以实际编程时一般采用1024以后的端口号。
使用端口号,可以找到一台设备上唯一的一个程序。
所以如果需要和某台计算机建立连接的话,只需要知道IP地址或域名即可,但是如果想和该台计算机上的某个程序交换数据的话,还必须知道该程序使用的端口号。
网络编程就是使用IP地址,或域名,和端口连接到另一台计算机上对应的程序,按照规定的协议(数据格式)来交换数据,实际编程中建立连接和发送、接收数据在语言级已经实现,做的更多的工作是设计协议,以及编写生成和解析数据的代码罢了,然后把数据转换成逻辑的结构显示或控制逻辑即可。
网络模型图
Socket
Socket是什么
Socket就是为网络服务提供的一种机制;
通讯的两端都有Socket,网络通讯其实就是Socket之间的通讯,数据在两个Socket间通过IO传输;
TCP和UDP的区别
udp:
1.udp是面向无连接,将数据及源的封装成数据中,不需要建立连接;
2.每个数据的大小限制在64K内;
3.因无连接,是不可靠协议;
4.不需要建立连接,速度快;
tcp:
1.建立连接,形成传输数据的通道;
2.在连接中进行大数据传输,以字节流方式;
3.通过三次握手完成连接,是可靠协议;
4.必须建立连接m效率会稍低;
UDP协议
服务端代码
package com.wn.udp;
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException;
import java.util.Scanner;
public class UdpSocketServer {
public static void main(String[] args) throws IOException {
System.out.println("udp服务端启动连接...");
//创建连接
DatagramSocket ds=new DatagramSocket(8080);
while(true){
//接收客户端传递的数据
byte[] bytes=new byte[1024];
DatagramPacket dp=new DatagramPacket(bytes,bytes.length);
//阻塞,等待接收客户端发送请求
ds.receive(dp);
System.out.println("来源:"+dp.getAddress()+",端口号:"+dp.getPort());
//获取客户端请求内容
String str=new String(dp.getData(),0,dp.getLength());
System.out.println("str:"+str);
//ds.close();
}
}
}
客户端代码
package com.wn.udp;
import java.io.IOException;
import java.net.*;
import java.util.Scanner;
public class UdpClient {
public static void main(String[] args) throws IOException {
System.out.println("udp客户端启动连接...");
while(true){
Scanner scanner=new Scanner(System.in);
System.out.println("请输入传输内容:");
String str1=scanner.next();
byte[] bytes1=str1.getBytes();
//创建数据包
DatagramPacket dp1=new DatagramPacket(bytes1,bytes1.length, InetAddress.getByName("192.168.60.29"),8080);
//发送数据包
ds1.send(dp1);
//关闭
//ds1.close();
}
}
}
TCP协议
TCP握手协议
在TCP/IP协议中,TCP协议采用三次握手建立一个连接。
第一次握手:建立连接时,客户端发送SYN包(SYN=J)到服务器,并进入SYN_SEND状态,等待服务器确认;
第二次握手:服务器收到SYN包,必须确认客户的SYN(ACK=J+1),同时自己也发送一个SYN包(SYN=K),即SYN+ACK包,此时服务器V状态;
第三次握手:客户端收到服务器的SYN+ACK包,向服务器发送确认包ACK(ACK=K+1),此包发送完毕,客户端和服务器进入ESTABLISHED状态,完成三次握手。
完成三次握手,客户端与服务器开始传送数据,
四次分手:
由于TCP连接是全双工的,因此每个方向都必须单独进行关闭。这个原则是当一方完成它的数据发送任务后就能发送一个FIN来终止这个方向的连接。收到一个 FIN只意味着这一方向上没有数据流动,一个TCP连接在收到一个FIN后仍能发送数据。首先进行关闭的一方将执行主动关闭,而另一方执行被动关闭。
(1)客户端A发送一个FIN,用来关闭客户A到服务器B的数据传送。
(2)服务器B收到这个FIN,它发回一个ACK,确认序号为收到的序号加1。和SYN一样,一个FIN将占用一个序号。
(3)服务器B关闭与客户端A的连接,发送一个FIN给客户端A。
(4)客户端A发回ACK报文确认,并将确认序号设置为收到序号加1。
1.为什么建立连接协议是三次握手,而关闭连接却是四次握手呢?
这是因为服务端的LISTEN状态下的SOCKET当收到SYN报文的建连请求后,它可以把ACK和SYN(ACK起应答作用,而SYN起同步作用)放在 一个报文里来发送。
但关闭连接时,当收到对方的FIN报文通知时,它仅仅表示对方没有数据发送给你了;但未必你所有的数据都全部发送给对方了,所以你可以 未必会马上会关闭SOCKET,也即你可能还需要发送一些数据给对方之后,再发送FIN报文给对方来表示你同意现在可以关闭连接了,所以它这里的ACK报 文和FIN报文多数情况下都是分开发送的.
2.为什么TIME_WAIT状态还需要等2MSL后才能返回到CLOSED状态?
这是因为虽然双方都同意关闭连接了,而且握手的4个报文也都协调和发送完毕,按理可以直接回到CLOSED状态(就好比从SYN_SEND状态到ESTABLISH状态那样);但是因为我们必须要假想网络是不可靠的,你无法保证你最后发送的ACK报文会一定被对方收到,因此对方处于LAST_ACK状态下的SOCKET可能会因为超时未收到ACK报文,而重发FIN报文,所以这个TIME_WAIT状态的作用就是用来重发可能丢失的ACK报文。
服务端代码
package com.wn.tcp; import java.io.IOException; import java.io.InputStream; import java.net.ServerSocket; import java.net.Socket; public class TcpServer { public static void main(String[] args) throws IOException { System.out.println("socket tcp服务端启动..."); ServerSocket serverSocket=new ServerSocket(8080); while (true){ //等待客户端请求 Socket accept=serverSocket.accept(); InputStream inputStream=accept.getInputStream(); //转换成String类型 byte[] buf=new byte[1024]; int len=inputStream.read(buf); String str=new String(buf,0,len); System.out.println("服务端接收客户端内容:"+str); // serverSocket.close(); } } }
客户端代码
package com.wn.tcp; import java.io.IOException; import java.io.OutputStream; import java.net.Socket; import java.util.Scanner; public class TcpClient { public static void main(String[] args) throws IOException { System.out.println("socket tcp客户端启动..."); while (true){ Socket socket=new Socket("192.168.60.29",8080); OutputStream outputStream=socket.getOutputStream(); Scanner scanner=new Scanner(System.in); System.out.println("请输入传输内容:"); String next = scanner.next(); outputStream.write(next.getBytes()); socket.close(); } } }
https://blog.csdn.net/mulinsen77/article/details/88925672