java学习笔记 - 初识网络通信协议 模拟TCP客户端用户端传输

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一.网络通信协议

1.1 顾名思义

网络通信协议:通信协议是对计算机必须遵守的规则,只有遵守这些规则,计算机之间才能进行通信。这就好比在道路中行驶的汽车一定要遵守交通规则一样,协议中对数据的传输格式、传输速率、传输步骤等做了统一规定,通信双方必须同时遵守,最终完成数据交换。
TCP/IP协议: 传输控制协议/因特网互联协议( Transmission Control Protocol/Internet Protocol),是Internet最基本、最广泛的协议。它定义了计算机如何连入因特网,以及数据如何在它们之间传输的标准。它的内部包含一系列的用于处理数据通信的协议,并采用了4层的分层模型,每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。

1.2 分类

java.net 包中提供了两种常见的网络协议的支持:
TCP:传输控制协议 (Transmission Control Protocol)。TCP协议是面向连接的通信协议,即传输数据之前,在发送端和接收端建立逻辑连接,然后再传输数据,它提供了两台计算机之间可靠无差错的数据传输。
UDP:用户数据报协议(User Datagram Protocol)。UDP协议是一个面向无连接的协议。传输数据时,不需要建立连接,不管对方端服务是否启动,直接将数据、数据源和目的地都封装在数据包中,直接发送。每个数据包的大小限制在64k以内。它是不可靠协议,因为无连接,所以传输速度快,但是容易丢失数据。日常应用中,例如视频会议、QQ聊天等。

1.3 网络编程三要素

协议

协议:计算机网络通信必须遵守的规则。

IP地址

IP地址:指互联网协议地址(Internet Protocol Address),俗称IP。IP地址用来给一个网络中的计算机设备做唯一的编号。假如我们把“个人电脑”比作“一台电话”的话,那么“IP地址”就相当于“电话号码”。

IP地址分类

IPv4:是一个32位的二进制数,通常被分为4个字节,表示成 a.b.c.d 的形式,例如 192.168.65.100 。其中a、b、c、d都是0~255之间的十进制整数,那么最多可以表示42亿个。
IPv6:由于互联网的蓬勃发展,IP地址的需求量愈来愈大,但是网络地址资源有限,使得IP的分配越发紧张。有资料显示,全球IPv4地址在2011年2月分配完毕。为了扩大地址空间,拟通过IPv6重新定义地址空间,采用128位地址长度,每16个字节一组,分成8组十六进制数,表示ABCD:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789 ,号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个网址,这样就解决了网络地址资源数量不够的问题。

二.TCP通信协议

2.1 基本概念

使用TCP协议前,须先建立TCP连接,形成传输数据通道
传输前,采用“ 三次握手”方式,点对点通信,是可靠的
TCP协议进行通信的两个应用进程:客户端、服务端

  1. 客户端: java.net.Socket 类表示。创建 Socket 对象,向服务端发出连接请求,服务端响应请求,两者建立连接开始通信。
  2. 服务端: java.net.ServerSocket 类表示。创建 ServerSocket 对象,相当于开启一个服务,并等待客户端的连接。

2.2 特点

在连接中可进行大数据量的传输
传输完毕,需释放已建立的连接,效率低
三次握手(连接服务器):
三次挥手
四次挥手(和服务器说拜拜):
在这里插入图片描述

2.3 链接步骤

  1. 【服务端】启动,创建ServerSocket对象,等待连接。
    Socket client = new Socket(“127.0.0.1”, 666);
    ServerSocket server = new ServerSocket(666);
  2. 【客户端】启动,创建Socket对象,请求连接。
  3. 【服务端】接收连接,调用accept方法,并返回一个Socket对象。
  4. 【客户端】Socket对象,获取OutputStream,向服务端写出数据。
  5. 【服务端】Scoket对象,获取InputStream,读取客户端发送的数据。

三.代码实现

package advancedgrammer.webstart;

import org.junit.Test;

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class TCPtest {
    @Test
    public void Client() {
        Socket socket = null;
        OutputStream outputStream = null;
        try {
            InetAddress ip = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            socket = new Socket(ip,8899);
            outputStream = socket.getOutputStream();
            outputStream.write("hello, i'm superman".getBytes());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (socket != null) {
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (outputStream != null) {
                try {
                    outputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    @Test
    public void Server() {
        ServerSocket serverSocket = null;
        Socket socket = null;
        InputStream inputStream = null;
        ByteArrayOutputStream baos = null;
        try {
            serverSocket = new ServerSocket(8899);
            socket = serverSocket.accept();
            inputStream = socket.getInputStream();
            baos = new ByteArrayOutputStream();
            byte[] buffer = new byte[10];
            int len;
            while((len = inputStream.read(buffer)) != -1) {
                baos.write(buffer,0,len);
            }
            System.out.println("accept data from " + socket.getInetAddress().getHostAddress());
            System.out.println(baos.toString());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (serverSocket!=null) {
                try {
                    serverSocket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (socket!=null){
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (baos!= null) {
                try {
                    baos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (inputStream != null) {
                try {
                    inputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }

    }
}

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