网络编程 java学习 Lesson 10

计算机网络

计算机网络是相互连接的独立自主的计算机的集合，最简单的网络形式由两台计算机组成。

IP地址

IP网络中每台主机都必须有一个惟一的IP地址；

IP地址是一个逻辑地址；

因特网上的IP地址具有全球唯一性；

32位，4个字节，常用点分十进制的格式表示，例如：192.168.0.16

协议

为进行网络中的数据交换（通信）而建立的规则、标准或约定。(=语义+语法+规则)

不同层具有各自不同的协议。

网络的状况

多种通信媒介——有线、无线……

不同种类的设备——通用、专用……

不同的操作系统——Unix、Windows ……

不同的应用环境——固定、移动……

不同业务种类——分时、交互、实时……

宝贵的投资和积累——有形、无形……

用户业务的延续性——不允许出现大的跌宕起伏。

它们互相交织，形成了非常复杂的系统应用环境。

网络异质性问题的解决

网络体系结构就是使这些用不同媒介连接起来的不同设备和网络系统在不同的应用环境下实现互操作性，并满足各种业务需求的一种粘合剂，它营造了一种“生存空间” —— 任何厂商的任何产品、以及任何技术只要遵守这个空间的行为规则，就能够在其中生存并发展。

网络体系结构解决异质性问题采用的是分层方法 —— 把复杂的网络互联问题划分为若干个较小的、单一的问题，在不同层上予以解决。

就像我们在编程时把问题分解为很多小的模块来解决一样。

ISO/OSI七层参考模型

OSI(Open System Interconnection)参考模型将网络的不同功能划分为7层。

通信实体的对等层之间不允许直接通信。

各层之间是严格单向依赖。

上层使用下层提供的服务 — Service user；

下层向上层提供服务 — Service provider。

对等层通信的实质

对等层实体之间虚拟通信。

下层向上层提供服务，实际通信在最底层完成。

OSI各层所使用的协议

应用层：远程登录协议Telnet、文件传输协议FTP、 超文本传输协议HTTP、域名服务DNS、简单邮件传输协议SMTP、邮局协议POP3等。

传输层：传输控制协议TCP、用户数据报协议UDP。

TCP：面向连接的可靠的传输协议。

UDP：是无连接的，不可靠的传输协议。

网络层：网际协议IP、Internet互联网控制报文协议ICMP、Internet组管理协议IGMP。

数据封装

一台计算机要发送数据到另一台计算机，数据首先必须打包，打包的过程称为封装。

封装就是在数据前面加上特定的协议头部。

OSI参考模型中，对等层协议之间交换的信息单元统称为协议数据单元(PDU，Protocol Data Unit)。

OSI参考模型中每一层都要依靠下一层提供的服务。

为了提供服务，下层把上层的PDU作为本层的数据封装，然后加入本层的头部（和尾部）。头部中含有完成数据传输所需的控制信息。

这样，数据自上而下递交的过程实际上就是不断封装的过程。到达目的地后自下而上递交的过程就是不断拆封的过程。由此可知，在物理线路上传输的数据，其外面实际上被包封了多层“信封”。

但是，某一层只能识别由对等层封装的“信封”，而对于被封装在“信封”内部的数据仅仅是拆封后将其提交给上层，本层不作任何处理。

TCP/IP模型

TCP/IP起源于美国国防部高级研究规划署(DARPA)的一项研究计划——实现若干台主机的相互通信。

现在TCP/IP已成为Internet上通信的工业标准。

TCP/IP模型包括4个层次：

应用层

传输层

网络层

网络接口

端口

端口是一种抽象的软件结构（包括一些数据结构和I/O缓冲区）。应用程序通过系统调用与某端口建立连接（binding）后，传输层传给该端口的数据都被相应的进程所接收，相应进程发给传输层的数据都通过该端口输出。

端口用一个整数型标识符来表示，即端口号。端口号跟协议相关，TCP/IP传输层的两个协议TCP和UDP是完全独立的两个软件模块，因此各自的端口号也相互独立，端口通常称为协议端口(protocol port) ，简称端口。

端口使用一个16位的数字来表示，它的范围是0~65535，1024以下的端口号保留给预定义的服务。例如：http使用80端口。

套接字(socket)的引入

为了能够方便的开发网络应用软件，由美国伯克利大学在Unix上推出了一种应用程序访问通信协议的操作系统调用socket(套接字)。socket的出现，使程序员可以很方便地访问TCP/IP，从而开发各种网络应用的程序。

随着Unix的应用推广，套接字在编写网络软件中得到了极大的普及。后来，套接字又被引进了Windows等操作系统中。Java语言也引入了套接字编程模型。

服务器程序编写：

①调用ServerSocket(int port)创建一个服务器端套接字，并绑定到指定端口上；②调用accept()，监听连接请求，如果客户端请求连接，则接受连接，返回通信套接字。③调用Socket类的getOutputStream()和getInputStream获取输出流和输入流，开始网络数据的发送和接收。④最后关闭通信套接字。

客户端程序编写：

①调用Socket()创建一个流套接字，并连接到服务器端； ②调用Socket类的getOutputStream()和getInputStream获取输出流和输入流，开始网络数据的发送和接收。 ③最后关闭通信套接字。

接收端程序编写：

①调用DatagramSocket(int port)创建一个数据报套接字，并绑定到指定端口上；②调用DatagramPacket(byte[] buf, int length)，建立一个字节数组以接收UDP包 。③调用DatagramSocket类的receive()，接收UDP包。④最后关闭数据报套接字。

发送端程序编写：

①调用DatagramSocket()创建一个数据报套接字； ②调用DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length, InetAddress address, int port)，建立要发送的UDP包。 ③调用DatagramSocket类的send()，发送UDP包。④最后关闭数据报套接字。

URL与URI

URL(Uniform Resource Locator )，通用资源定位符。http://www.mybole.com.cn/index.asp就是一个URL。

URI(Uniform Resource Identifier)，通用资源标识符。

URI纯粹是个符号结构，用于指定构成Web资源的字符串的各个不同部分。URL是一种特殊类型的URI，它包含了用于查找某个资源的足够信息。其它的URI，例如：mailto:[e-mail]则不属于定位符，因为它里面不存在根据该标识符来查找的任何数据。这种URI称为URN(通用资源名)。

在Java库中，URI类不包含用于访问通用资源标识符设定的任何方法，它的唯一作用是进行分析。相反，URL类则可以打开到达资源的一个字符串。

Lesson 10

package lesson10;

import java.net.*;
import java.io.*;
public class Lesson10 extends Thread
{
  public static void main(String[] args)
  {
    if(args.length>0)
      recv();
    else
      send();
  }
  public static void recv()
  {
    try {
      DatagramSocket ds=new DatagramSocket(6000);
      byte[] buf=new byte[100];
      DatagramPacket dp=new DatagramPacket(buf,100);
      ds.receive(dp);
      System.out.println(new String(buf,0,dp.getLength()));
      String str="Welcome you!";
      DatagramPacket dpSend=new DatagramPacket(str.getBytes(),str.length(),
                                           dp.getAddress(),dp.getPort());
      ds.send(dpSend);
      ds.close();
    }
    catch (Exception ex) {
      ex.printStackTrace();
    }
  }
  public static void send()
  {
    try {
      DatagramSocket ds=new DatagramSocket();
      String str="Hello,this is zhangsan";
      DatagramPacket dp=new DatagramPacket(str.getBytes(),str.length(),
                                           InetAddress.getByName("localhost"),
                                           6000);
      ds.send(dp);
      byte[] buf=new byte[100];
      DatagramPacket dpRecv=new DatagramPacket(buf,100);
      ds.receive(dpRecv);
      System.out.println(new String(buf,0,dpRecv.getLength()));
      ds.close();
    }
    catch (Exception ex) {
      ex.printStackTrace();
    }
  }
  /*private Socket s;
  public Lesson10(Socket s)
  {
    this.s=s;
  }
  public void run()
  {
    try {
      OutputStream os=s.getOutputStream();
      BufferedOutputStream bos=new BufferedOutputStream(os);
      InputStream is=s.getInputStream();
//      os.write("Hello,welcome you!".getBytes());
      bos.write("Hello,welcome you!".getBytes());
      //bos.flush();
      byte[] buf=new byte[100];
      int len=is.read(buf);
      System.out.println(new String(buf,0,len));
      //os.close();
      bos.close();
      is.close();
      s.close();
    }
    catch (Exception ex) {
      ex.printStackTrace();
    }
  }
  public static void main(String[] args)
  {
    if(args.length>0)
      server();
    else
      client();
  }
  public static void server()
  {
    try {
      ServerSocket ss=new ServerSocket(6000);
      while(true)
      {
        Socket s = ss.accept();
        new Lesson10(s).start();
      }
      //ss.close();
    }
    catch (Exception ex) {
      ex.printStackTrace();
    }
  }
  public static void client()
  {
    try {
      Socket s=new Socket(InetAddress.getByName(null),6000);
      OutputStream os=s.getOutputStream();
      InputStream is=s.getInputStream();
      byte[] buf=new byte[100];
      int len=is.read(buf);
      System.out.println(new String(buf,0,len));
      os.write("Hello,this is wangwu".getBytes());
      os.close();;
      is.close();
      s.close();
    }
    catch (Exception ex) {
      ex.printStackTrace();
    }

  }*/
}

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