網路程式設計

1網路通訊的要素

1.1網路模型整理

1.2 IP

• ip定義：Internet Protocol，IP只為主機提供一種無連線、不可靠的、盡力而為的資料包傳輸服務，可以唯一地定位一臺網路計算機。(127.0.0.1為本機的localhost)
• IP地址分類：
  • ipv4 ： 由四個位元組組成，例如 127.0.0.1 網路號+主機號
  • ipv6 ： 128位，8組，每組4個16進位制數，例如 2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344，如果0000則省略
• 公網（網際網路）-私網（區域網）
  • 192.168.xx.xx屬於區域網，專門給組織內部使用
  • ABCDE類地址根據網路號劃分，如圖所示，其中D類供組播使用，E類供科研使用
    

1.3 埠

• 埠表示計算機上一個程式的程式
• 規定限制在2^16 0~65535之間
• TCP UDP協議埠相隔離，但在單個協議下埠不能重複
• 埠分類：
  • 公有埠：0~1023
    • HTTP:80
    • HTTPS:443
    • FTP:21
    • Telnet:23
  • 程式註冊埠：1024~49151，程式或者使用者使用
    • Tomcat:8080
    • MySQL:3306
    • Oracle:1521
    • Redis:6379
• 動態埠、私有埠：49152~65535 不建議使用

1.4 通訊協議

• TCP/UDP對比：

• TCP：使用者傳輸協議（打電話）

  • 連線、穩定
  • 三次握手、四次揮手

  三次握手：
  	第一次握手：客戶端傳輸SYN=i給服務端，狀態置為SYN_SEND;
  	第二次握手：服務端接受SYN=i後,返回ACK=i+1且返回SYN=j，狀態置為SYN_RECV；
  	第三次握手：客戶端接受ACK後狀態置為ESTABLISHED，傳送ACK=j+1，服務端接受後狀態置為ESTABLISHED；
  四次揮手：
  	（1）客戶端傳送FIN，狀態置為FIN_WAIT1，接受ACK後改為FIN_WAIT2
  	（2）服務端接受FIN，返回ACK，狀態置為CLOSE_WAIT
  	（3）服務端資料傳輸完畢，返回FIN，狀態改為LAST_ACK，接受客戶端ACK後改為CLOSED
  	（4）客戶端接受FIN後狀態置為TIME_WAIT，2MS後置為CLOSED
  中間狀態：
  	CLOSED：初始狀態
  	LISTEN：監聽中
  	SYN_SENT：傳送SYN=i給服務端後
  	SYN_RCVD: 接受客戶端的SYN=i後
  	ESTABLISHED：已連線
  	FIN_WAIT_1：ESTABLISHED狀態下傳送FIN=i給客戶端後
  	FIN_WAIT_2：ESTABLISHED狀態下傳送FIN=i給客戶端後接收到ACK返回則為2
  	CLOSE_WAIT：FIN接受方，收到後返回ACK並置為CLOSE_WAIT，資料傳輸完畢後返回FIN且狀態改為LAST_ACK
  	TIME_WAIT：FIN發起方，收到對方返回的FIN後傳送ACK，置為TIME_WAIT，2MS後會改為CLOSED
  	LAST_ACK：CLOSE_WAIT資料傳輸完畢後返回FIN且狀態改為LAST_ACK
  	CLOSING：雙方同時發起FIN
  

• UDP：使用者資料包協議（發簡訊）

  • 不連線、不穩定
  • 沒明確的客戶端服務端區分

  1.5 TCP通訊連線

• 客戶端：
  1.建立Socket連線伺服器Socket
  2.傳送訊息

  public static void main(String[] args) {
      Socket socket = null;
      OutputStream outputStream = null;
      try {
          //獲取服務端地址和埠
          InetAddress serverIp = InetAddress.getByName("localhost");
          int port = 9999;
          //建立Socket連線
          socket = new Socket(serverIp, port);
          //輸出流輸出資訊
          outputStream = socket.getOutputStream();
          outputStream.write("hello".getBytes());
      } catch (Exception e) {
          e.printStackTrace();
      } finally {
          //關閉資源
      }
  }
  

• 服務端
  1.建立ServerSocket
  2.等待客戶端連線
  3.接受資訊並處理

  public static void main(String[] args) {
      try {
          //等待Socket
          java.net.ServerSocket serverSocket = new java.net.ServerSocket(9999);
          while (true) {
              //等待客戶端連線
              Socket clientSocket = serverSocket.accept();
              //讀取
              InputStream inputStream = clientSocket.getInputStream();
              //管道流
              ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
              byte[] buffer = new byte[1024];
              int len;
              while ((len = inputStream.read(buffer)) != -1) {
                  bos.write(buffer, 0, len);
              }
              System.out.println(bos.toString());
          }
      } catch (Exception e) {
          e.printStackTrace();
      } finally {
          //關閉資源
      }
  }
  

  1.5 TCP檔案傳輸

  客戶端：

  public static void main(String[] args) {
    try {
        InetAddress inetAddress = InetAddress.getByName("localhost");
        int port = 8888;
        Socket socket = new Socket(inetAddress, port);
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(new File("test.jpg"));
        int len;
        byte[] buffer = new byte[1024];
        while ((len = fileInputStream.read(buffer)) != -1) {
            outputStream.write(buffer,0,len);
        }
        //通知服務端輸出關閉
        socket.shutdownOutput();
        int len2;
        byte[] buffer2 = new byte[1024];
        //接受服務端返回資訊並列印
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
        while ((len2 = inputStream.read(buffer2)) != -1) {
            byteArrayOutputStream.write(buffer2, 0, len2);
        }
        System.out.println(byteArrayOutputStream.toString());
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }finally {
        //關閉資源
    }
  }
  

  服務端：

      public static void main(String[] args) {
      try {
          ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
          Socket accept = serverSocket.accept();
          InputStream inputStream = accept.getInputStream();
          FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("new.jpg");
          int len;
          byte[] buffer = new byte[1024];
          while ((len = inputStream.read(buffer)) != -1) {
              fileOutputStream.write(buffer,0,len);
          }
          //給客戶端返回結束資訊
          OutputStream outputStream = accept.getOutputStream();
          outputStream.write("end transfer".getBytes());
          //結束後需要關閉套接字，否則會導致客戶端讀取中斷丟擲異常
          accept.close();
      } catch (Exception e) {
          e.printStackTrace();
      }finally {
          //關閉資源
      }
  }
  

未完待續