今日介紹內(nèi)容
1箫爷、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議
2蛹含、UDP通信
3旱捧、TCP通信
第一章 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議
? ? ? ? 通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以使多臺計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)連接耘子，位于同一網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)在進(jìn)行連接和通信時(shí)需要遵守一定的規(guī)則，這就好比在道路中行駛的汽車一定要遵守交通規(guī)則一樣她我。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中虹曙，這些連接和通信的規(guī)則被稱為網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，它對數(shù)據(jù)的傳輸格式鸦难、傳輸速率、傳輸步驟等做了統(tǒng)一規(guī)定员淫，通信雙方必須同時(shí)遵守才能完成數(shù)據(jù)交換合蔽。
? ? ? ? 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議有很多種，目前應(yīng)用最廣泛的是TCP／IP協(xié)議（Transmission Control Protocal／Internet Protocol 傳輸控制協(xié)議／因特網(wǎng)互聯(lián)協(xié)議）介返，它是一個(gè)包括TCP協(xié)議和IP協(xié)議拴事，UDP（User Datagram Protocol）協(xié)議和其它一些協(xié)議的協(xié)議組，
? ? ? 在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)圣蝎，要求發(fā)送的數(shù)據(jù)和收到的數(shù)據(jù)完全一樣刃宵，這時(shí)，就需要在原有的數(shù)據(jù)上添加很多信息徘公，以保證數(shù)據(jù)在傳輸過程中數(shù)據(jù)格式完全一致牲证。TCP／IP協(xié)議的層次結(jié)構(gòu)比較簡單，共分為四層关面，如圖所示：
? ? ? ?上圖中：TCP／IP協(xié)議中的四層分別是應(yīng)用層坦袍、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層和鏈路層等太，每層分別負(fù)責(zé)不同的通信功能捂齐。四層詳解如下：
鏈路層：鏈路層是用于定義物理傳輸通道，通常是對某些網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備的驅(qū)動協(xié)議缩抡，例如針對光纖奠宜、網(wǎng)絡(luò)提供的驅(qū)動。
網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)絡(luò)層是整個(gè)TCP／IP協(xié)議的核心，它主要用于將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行分組压真，將分組數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)計(jì)算機(jī)或者網(wǎng)絡(luò)娩嚼。
傳輸層：主要使網(wǎng)絡(luò)程序進(jìn)行通信，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)榴都，可以采用TCP協(xié)議待锈，也可以采用UDP協(xié)議。
應(yīng)用層：主要負(fù)責(zé)應(yīng)用程序的協(xié)議嘴高，例如HTTP協(xié)議竿音、FTP協(xié)議等。
1.1 ?IP地址和端口號
? ? ? ?要想使網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)能夠通信拴驮，必須為每臺計(jì)算機(jī)指定一個(gè)標(biāo)識號春瞬，通過這個(gè)標(biāo)識號來指定接受數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)或者發(fā)送數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)。
? ? ? ?在TCP／IP協(xié)議中套啤，這個(gè)標(biāo)識號就是IP地址宽气，它可以唯一標(biāo)識一臺計(jì)算機(jī)，目前潜沦，IP地址廣泛使用的版本是IPv4萄涯，它是由4個(gè)字節(jié)大小的二進(jìn)制數(shù)來表示，如：0000010100000000000000000000001由于二進(jìn)制形式表示的IP地址非常不便記憶和處理唆鸡，因此通常會將IP地址寫成十進(jìn)制的形式涝影，每個(gè)字節(jié)用一個(gè)十進(jìn)制數(shù)字（0-255）表示，數(shù)字間用符號“.”分開争占，如：“192.168.1.100”燃逻。
? ? ? 隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對IP地址的需求也越來越多臂痕，IPv4這種4個(gè)字節(jié)表示的IP地址面臨枯竭伯襟，因此IPv6便應(yīng)用而生了，IPv6使用16個(gè)字節(jié)表示IP地址握童，它所擁有的地址容量約十IPv4的8*10^28倍姆怪，（8乘以10的28次冪倍）達(dá)到2^128個(gè)（算上全零的），這樣就解決了網(wǎng)絡(luò)地址資源數(shù)量不夠的問題澡绩。
通過IP地址可以連接到指定計(jì)算機(jī)片效，但如果想訪問目標(biāo)計(jì)算機(jī)中的某個(gè)應(yīng)用程序，還需要指定端口號英古。在計(jì)算機(jī)中淀衣，不同的應(yīng)用程序是通過端口號區(qū)分的，端口號是用兩個(gè)字節(jié)（16位的二進(jìn)制數(shù)）表示的召调，它的取值范圍是0～65535膨桥，其中蛮浑，0～1023之間的端口號用于一些知名的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和應(yīng)用，用戶的普通應(yīng)用程序需要使用1024以上的端口號只嚣，從而避免端口號被另外一個(gè)應(yīng)用或服務(wù)所占用沮稚。我們通過一個(gè)圖來描述IP地址和端口號的作用，如圖：
從上圖中可以清楚地看到册舞，位于網(wǎng)絡(luò)中一臺計(jì)算機(jī)可以通過IP地址去訪問另一臺計(jì)算機(jī)蕴掏，并通過端口號訪問目標(biāo)計(jì)算機(jī)中的某個(gè)應(yīng)用程序。
上述歸納如下：
IP地址 ：(1)網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的標(biāo)識调鲸。（2）不易記憶盛杰，可用主機(jī)名 （3）本地回環(huán)地址：127.0.0.1 主機(jī)名：localhost ??
端口號：（1）用于識別進(jìn)程的邏輯地址，不同的進(jìn)程的標(biāo)識藐石。（2）有效端口：0～65535即供，其中0～1024系統(tǒng)使用或者保留端口。
傳輸協(xié)議：通訊的規(guī)則于微，常見協(xié)議：TCP UDP
1.2 InetAdderss
了解了IP地址的作用逗嫡，在java中，JDK提供了一個(gè)InetAdderss類株依，該類用于封裝一個(gè)IP地址驱证，并提供了一系列與IP地址相關(guān)的方法，如下表
其中恋腕，前兩個(gè)方法用于獲得該類的實(shí)例對象抹锄，第一個(gè)方法用于獲得表示指定主機(jī)的InterAddress對象，第二個(gè)方法用于獲得表示本地的InteAddress對象吗坚，通過InetAddress對象便可獲取指定主機(jī)名祈远，IP地址等呆万，案例演示如下：
第二章 UDP與TCP協(xié)議
? ? ? ? ?在介紹TCP／IP結(jié)構(gòu)時(shí) ?，提到傳輸層的兩個(gè)重要的高級協(xié)議谋减，分別是UDP和TCP牡彻，其中UDP是User Datagram Protocol 的簡稱，稱為用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議出爹，TCP是Transmission Control Protocol 的簡稱庄吼，稱為傳輸控制協(xié)議。
? ? ? ? UDP是無連接通信協(xié)議严就，即在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)总寻，數(shù)據(jù)的發(fā)送端盒接收端不建立邏輯連接。簡單來說梢为，當(dāng)一臺計(jì)算機(jī)向另一臺計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)渐行，發(fā)送端不會確認(rèn)接收端是否存在轰坊，就會發(fā)送數(shù)據(jù)，同樣接收端在收到數(shù)據(jù)時(shí)祟印，也不會向發(fā)送端反饋是否收到數(shù)據(jù)肴沫。
由于使用UDP協(xié)議消耗資源小，通信效率高蕴忆，所以通常都會用于音頻和普通數(shù)據(jù)的傳輸颤芬，例如視頻會議都是用UDP協(xié)議，因?yàn)檫@種情況即使偶爾丟失一兩個(gè)數(shù)據(jù)包套鹅，也不會對接收結(jié)果產(chǎn)生太大影響站蝠。
但時(shí)在使用UDP協(xié)議傳送數(shù)據(jù)時(shí)，由于UDP的面向無連接性芋哭，不能保證數(shù)據(jù)的完整性沉衣，因此在傳輸重要數(shù)據(jù)時(shí)不建議使用UDP協(xié)議，UDP的交換過程如下圖所示
以上歸納：（1）將數(shù)據(jù)及源和目的封裝成數(shù)據(jù)包减牺，不需要建立連接豌习。（2）每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)的大小限制在64K內(nèi)（3）因無連接，是不可靠協(xié)議 （4）不需要建立連接拔疚，速度快
2.1.1 DatagramPacket
前面介紹了UDP是一種面向無連接的協(xié)議肥隆，因此，在通信時(shí)發(fā)送端和接收端不用建立連接稚失。UDP通信的過程就像貨運(yùn)公司在兩個(gè)碼頭間發(fā)送貨物一樣栋艳，在碼頭發(fā)送和接收貨物時(shí)都需要使用集裝箱來裝卸貨物，UDP通信也是一樣句各，發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)也需要使用“集裝箱”進(jìn)行打包吸占，為此JDK中提供了一個(gè)DatagramPacket類，該類的實(shí)例對象相當(dāng)于一個(gè)集裝箱凿宾，用于封裝UDP通信中發(fā)送或者接收的數(shù)據(jù)矾屯。
想要創(chuàng)建一個(gè)DatagramPacket對象，首先需要了解一下它的構(gòu)造方法初厚。在創(chuàng)建發(fā)送端和接收端的DatagramPacket對象時(shí)件蚕，使用的構(gòu)造方法有所不同，接收端的構(gòu)造方法只需要接收一個(gè)字節(jié)數(shù)組來存放接收到的數(shù)據(jù)产禾，而發(fā)送端的構(gòu)造方法不但要接收存放了發(fā)送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)組排作，還需要指定發(fā)送端IP地址和端口號。通過API文檔進(jìn)行詳細(xì)了解
2.1.2 DatagramSocket
DatagramPacket數(shù)據(jù)包的作用就如同是“集裝箱”亚情，可以將發(fā)送端或者接收端的數(shù)據(jù)封裝起來妄痪。然而運(yùn)輸貨物只有“集裝箱 ”是不夠的，還需要有碼頭楞件。在程序中國年需要實(shí)現(xiàn)通信只有DatagramPacket數(shù)據(jù)包也同樣不行衫生，為此JDK中提供的一個(gè)DatagramSocket類僧著。DatagramSocket類的作用就類似于碼頭，使用這個(gè)類的實(shí)例對象就可以發(fā)送和接收DatagramPacket數(shù)據(jù)包障簿，發(fā)送數(shù)據(jù)的過程如下圖所示：
2.1.3 網(wǎng)絡(luò)程序
講解了DatagramPacket和DatagramSocket的作用盹愚，接下來通過案例來學(xué)習(xí)在程序中的具體用法。下圖是UDP發(fā)送端與接收端交互圖解：
要實(shí)現(xiàn)UDP通信需要創(chuàng)建一個(gè)發(fā)送端程序和一個(gè)接收端程序站故，很明顯皆怕，在通信時(shí)只有接受收端程序先運(yùn)行，才能避免因發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)無法接受西篓，而造成數(shù)據(jù)丟失愈腾，因此，首先需要來完成接受端程序的編寫岂津。
UDP完成數(shù)據(jù)的發(fā)送：發(fā)送端
2.2 TCP協(xié)議
TCP協(xié)虱黄，議是面向連接的通信協(xié)議，即在傳輸數(shù)據(jù)前先在發(fā)送端和接收端建立邏輯連接吮成，然后再傳輸數(shù)據(jù)橱乱，它提供了兩臺計(jì)算機(jī)之間可靠無差錯的數(shù)據(jù)傳輸。在TCP連接中必須要明確客戶端與服務(wù)器端粱甫，由客戶端向服務(wù)器發(fā)出連接請求泳叠，每次連接的創(chuàng)建都需要經(jīng)過“三次握手”。第一次握手：客戶端向服務(wù)器發(fā)出連接請求茶宵，等待服務(wù)器確認(rèn)危纫，第二次握手，服務(wù)器向客戶端回送一個(gè)響應(yīng)乌庶，通知客戶端收到了連接請求种蝶，第三次握手，客戶端再次向服務(wù)器端發(fā)送確認(rèn)信息瞒大，確認(rèn)連接螃征，整個(gè)交互過程如下圖：
由于TCP協(xié)議的面向連接特性，它可以保證傳輸數(shù)據(jù)的安全性糠赦，所以是一個(gè)被廣泛采用的協(xié)議会傲，例如在下載文件時(shí)锅棕，如果數(shù)據(jù)接收不完整拙泽，將會導(dǎo)致文件數(shù)據(jù)丟失而不能被打開，因此裸燎，下載文件時(shí)必須采用TCP協(xié)議顾瞻。
以上歸納：（1）建立連接，形成傳輸數(shù)據(jù)的通道德绿。（2）在連接中進(jìn)行大數(shù)據(jù)量傳輸 （3）通過三次握手完成連接荷荤，是可靠協(xié)議 （4）必須建立連接退渗，效率會稍低
2.2.2 TCP通信
TCP通信同UDP通信一樣，都能實(shí)現(xiàn)兩臺計(jì)算機(jī)之間的通信蕴纳，通信的兩端都需要創(chuàng)建socket對象会油。區(qū)別在于，UDP中只有發(fā)送端和接收端古毛，不區(qū)分客戶端與服務(wù)器端翻翩，計(jì)算機(jī)之間可以任意地發(fā)送數(shù)據(jù)。
而TCP通信是嚴(yán)格區(qū)分客戶端與服務(wù)器端的稻薇，在通信時(shí)嫂冻，必須先由客戶端去連接服務(wù)器端才能實(shí)現(xiàn)通信，服務(wù)器端不可以主動連接客戶端塞椎，并且服務(wù)器端程序需要事先啟動桨仿，等待客戶端的連接。
在java中案狠，JDK中提供了兩個(gè)類用于實(shí)現(xiàn)TCP程序服傍，一個(gè)是ServerSocket類，用于表示服務(wù)器端骂铁，就一個(gè)是Socket類伴嗡，用于表示客戶端。
通信時(shí)从铲，首先創(chuàng)建代表服務(wù)器端的ServerSocket對象瘪校，該對象相當(dāng)于開啟了一個(gè)服務(wù)，并等待客戶端的連接名段，然后創(chuàng)建代表客戶端的Socket對象向服務(wù)器端發(fā)出連接的請求阱扬，服務(wù)器端響應(yīng)請求，兩者建立連接開始通信伸辟。
2.2.3簡單的TCP網(wǎng)絡(luò)程序
