网络编程(TCP协议,UDP协议)

2024-06-22 05:52
文章标签 tcp udp 协议 编程 网络

本文主要是介绍网络编程(TCP协议,UDP协议),希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

目录

网络编程三要素

IP

IPv4

InetAddress类

端口号

协议

UDP协议

UDP协议发送数据

UDP协议接收数据

UDP的三种通信方式(代码实现)

TCP协议

TCP通信程序

三次握手和四次挥手 

练习 

1、客户端:多次发送数据服务器:接收多次接收数据,并打印

2、客户端:发送一条数据,接收服务端反馈的消息并打印

服务器:接收数据并打印,再给客户端反馈消息

3、客户端:将本地文件上传到服务器。接收服务器的反馈。服务器:接收客户端上传的文件,上传完毕之后给出反馈。



什么是网络编程?

在网络通信协议下,不同计算机上运行的程序,进行的数据传输。

常见软件架构有哪些?

CS/BS

通信的软件架构CS\BS的各有什么区别和优缺点

CS:客户端服务端模式需要开发客户端

BS:浏览器服务端模式不需要开发客户端,

CS:适合定制专业化的办公类软件如:IDEA、网游

BS:适合移动互联网应用,可以在任何地方随时访问的系统


C/S(Client/Server)架构是一种分布式计算模型,其中客户端和服务器分别承担不同的功能和责任。客户端是面向用户的界面和应用程序,负责向用户提供交互界面和功能。服务器则负责处理客户端发送的请求,进行数据处理和存储,并将处理结果返回给客户端。

B/S(Browser/Server)架构也是一种分布式计算模型,类似于c/s架构。不同之处在于,b/s架构中的客户端是基于浏览器的Web应用程序,通过浏览器访问Web服务器上的应用程序。服务器处理客户端请求,并将结果通过Web页面返回给客户端。

总体而言,c/s架构适用于需要实现复杂业务逻辑和功能的应用程序,而b/s架构适用于面向广大用户的Web应用程序。

网络编程三要素

IP:设备在网络中的地址,是唯一的标识。

端口号:应用程序在设备中唯一的标识。

协议:数据在网络中传输的规则,常见的协议有UDP、TCP、http、https、ftp。

IP

全称:Internet Protocol,是互联网协议地址,也称IP地址。
是分配给上网设备的数字标签。

常见的IP分类为:IPv4、IPv6

IPv4

全称:Internet Protocol version4,互联网通信协议第四版

采用32位地址长度,分成4组

网际协议版本4(IPv4)是互联网通信中应用最广泛的网络协议之一,它负责将数据包从源头发送到目的地。IPv4使用32位地址格式,能够提供约43亿个独立的地址。这些地址被用于在互联网上唯一标识每个网络设备,如计算机、手机或其他终端设备。

IPv4的核心功能包括无连接的数据传输和最大努力交付。无连接意味着在数据传输之前,不需要建立持久的连接状态。每个数据包都是独立处理并路由至目标地址。最大努力交付则表明该协议尽力将数据包传送到目的地,但不保证所有数据包均能成功到达,也不保证它们会按顺序到达。这些特性需要由更高层的协议,如传输控制协议(TCP),来加以管理和修正。

IPv4的设计和结构对其普及和功能至关重要。IPv4数据包包含一个固定长度的头部,通常为20字节,后面可跟随可选的扩展部分。固定头部包括多个字段,如版本号、首部长度、总长度、标识、标志、片偏移、生存时间(TTL)、协议、首部校验和、源地址和目的地址等。这些字段共同确保了数据包的正确传输及其优先级、路由和错误校验。

由于IPv4地址的枯竭问题,互联网社区早在1990年代就开始研究替代方案。最终,网际协议版本6(IPv6)被开发出来,以解决地址空间不足的问题。IPv6使用128位地址格式,可以提供近乎无限的地址空间。尽管IPv6在技术上解决了IPv4的许多限制,但由于技术升级和迁移的复杂性,IPv6的普及速度相对较慢。

总结来说,IPv4作为互联网的基础协议,虽然存在一些限制,但它在过去几十年里成功地支撑了互联网的迅猛发展。然而,随着IPv4地址的耗尽和互联网需求的不断增长,向IPv6的过渡已成为不可逆转的趋势。未来,IPv6可能会完全取代IPv4,成为互联网通信的主流协议。

InetAddress类

static InetAddress getByName(string host)        确定主机名称的IP地址,主机名称可以是机器名称,也可以是IP地址
String getHostName()        获取此IP地址的主机名
String getHostAddress()        返回文本显示中的IP地址字符串

package InetAddress24_6_21;import java.net.InetAddress;
import java.net.UnknownHostException;public class InetAddressDemo1 {public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {//1.获取InetAddress的对象// IP的对象 一台电脑的对象InetAddress address=InetAddress.getByName("努力敲代码的小火龙");System.out.println(address);String name = address.getHostName();System.out.println(name);String ip = address.getHostAddress();System.out.println(ip);}
}

端口号

应用程序在设备中唯一的标识。

端口号:由两个字节表示的整数,取值范围:0~65535

其中0~1023之间的端口号用于一些知名的网络服务或者应用。

我们自己使用1024以上的端口号就可以了。

注意:一个端口号只能被一个应用程序使用,

协议

计算机网络中,连接和通信的规则被称为网络通信协议

OSI参考模型和TCP/IP参考模型是网络通信中常用的两种参考模型,用于描述计算机网络中不同层次的协议和功能。两种参考模型的各层对应的协议如下:

OSI参考模型的七层对应协议:
1. 物理层:主要负责传输比特流,按照电气、光学或者机械方式传送信号。没有具体的协议对应。
2. 数据链路层:主要负责将比特流分成具有特定意义的帧,并进行错误检测和纠正。常用的协议有以太网(Ethernet)和无线局域网(Wi-Fi)。
3. 网络层:主要负责将数据包从源主机传输到目标主机,包括寻址、路由选择和包分片等功能。常用的协议有Internet协议(IP)。
4. 传输层:主要负责提供端到端的可靠数据传输,包括流量控制和拥塞控制等功能。常用的协议有传输控制协议(TCP)和用户数据报协议(UDP)。
5. 会话层:主要负责建立、管理和终止应用程序之间的通信会话。没有具体的协议对应。
6. 表示层:主要负责处理数据的表示和转换,确保不同主机上的应用程序能够解释和理解数据的意义。没有具体的协议对应。
7. 应用层:最上层的应用程序直接面向用户,并提供特定的网络服务,例如电子邮件(SMTP)、文件传输(FTP)和域名系统(DNS)等。

TCP/IP参考模型的四层对应协议:
1. 网络接口层(网络接入层):主要负责将数据链路层的帧封装为IP数据包,并进行物理传输。常用的协议有以太网(Ethernet)和无线局域网(Wi-Fi)。
2. 网际层(互联网层):主要负责将数据包从源主机传输到目标主机,包括寻址、路由选择和包分片等功能。常用的协议有Internet协议(IP)。
3. 传输层:主要负责提供端到端的可靠数据传输,包括流量控制和拥塞控制等功能。常用的协议有传输控制协议(TCP)和用户数据报协议(UDP)。
4. 应用层:最上层的应用程序直接面向用户,并提供特定的网络服务,例如电子邮件(SMTP)、文件传输(FTP)和域名系统(DNS)等。

需要注意的是,TCP/IP参考模型的网络接口层对应了OSI参考模型的物理层和数据链路层。因此,TCP/IP参考模型只有四层,而OSI参考模型有七层。

UDP协议

用户数据报协议(User Datagram Protocol)
UDP是面向无连接通信协议。
速度快,有大小限制一次最多发送64K,数据不安全,易丢失数据

UDP协议发送数据

package UDPDemo;import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;public class SendMessageDemo {public static void main(String[] args) throws IOException {//发送数据//创建Datagramsocket对象//绑定端口,以后我们就是通过这个端口往外发送// 空参:所有可用的端口中随机一个进行使用// 有参:指定端口号进行绑定DatagramSocket ds=new DatagramSocket();//打包数据String str="hello world";byte[] bytes=str.getBytes();InetAddress address=InetAddress.getByName("127.0.0.1");int port=10086;//数据打包DatagramPacket dp=new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address,port);//发送数据ds.send(dp);//释放资源ds.close();}
}

UDP协议接收数据

package UDPDemo;import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;public class ReceiveMessageDemo {public static void main(String[] args) throws IOException {//1.创建Datagramsocket对象(快递公司)//在接收的时候,一定要绑定端口//而且绑定的端口一定要跟发送的端口保持一致DatagramSocket ds=new DatagramSocket(10086);//接收数据包byte[] bytes=new byte[1024];DatagramPacket dp=new DatagramPacket(bytes,bytes.length);//该方法是阻塞的,程序执行到这一步的时候,会在这里死等,等发送端发送消息ds.receive(dp);//解析数据包byte[] data=dp.getData();int len=dp.getLength();InetAddress address=dp.getAddress();int port=dp.getPort();System.out.println("接收到数据"+new String(data,0,len));System.out.println("这个数据是从"+address+"这台电脑中的"+port+"这个端口发出的");//释放资源ds.close();}
}

先运行接收端,再运行发送端 

UDP的三种通信方式(代码实现)

单播

  • 之前的代码就是单播

组播

  • 组播地址:224.0.0.0~239.255.255.255
  • 其中224.0.0.0~224.0.0.255 为预留的组播地址

三个接收端: 

package UDPDemo2;import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.MulticastSocket;public class ReceiveMessageDemo3 {public static void main(String[] args) throws IOException {MulticastSocket ms=new MulticastSocket(10000);//将当前本机,添加到224.0.0.1的这一组当中InetAddress address=InetAddress.getByName("224.0.0.1");ms.joinGroup(address);//接收数据包byte[] bytes=new byte[1024];DatagramPacket dp=new DatagramPacket(bytes,bytes.length);ms.receive(dp);//解析数据包byte[] data=dp.getData();int len=dp.getLength();int port=dp.getPort();System.out.println("这个数据是从"+address+"这台电脑中的"+port+"这个端口发出的,发出的数据为"+new String(data,0,len));//释放资源ms.close();}
}

 发送端

package UDPDemo2;import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.MulticastSocket;public class SendMessageDemo {public static void main(String[] args) throws IOException {MulticastSocket ms=new MulticastSocket();//打包数据String str="hello world";byte[] bytes=str.getBytes();InetAddress address=InetAddress.getByName("224.0.0.1");int port=10000;//数据打包DatagramPacket dp=new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address,port);//发送数据ms.send(dp);//释放资源ms.close();}
}

 

广播 

  • 广播地址:255.255.255.255 
package UDPDemo;import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;public class SendMessageDemo {public static void main(String[] args) throws IOException {//发送数据//创建Datagramsocket对象//绑定端口,以后我们就是通过这个端口往外发送// 空参:所有可用的端口中随机一个进行使用// 有参:指定端口号进行绑定DatagramSocket ds=new DatagramSocket();//打包数据String str="hello world";byte[] bytes=str.getBytes();InetAddress address=InetAddress.getByName("255.255.255.255");int port=10086;//数据打包DatagramPacket dp=new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address,port);//发送数据ds.send(dp);//释放资源ds.close();}
}

 

TCP协议

传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)

TCP协议是面向连接的通信协议。

速度慢,没有大小限制,数据安全。

TCP通信程序

TCP通信协议是一种可靠的网络协议,它在通信的两端各建立一个Socket对象通信之前要保证连接已经建立
通过Socket产生I0流来进行网络通信

客户端

  • 创建客户端的Socket对象(Socket)与指定服务端连接   Socket(string host,int port)
  • 获取输出流,写数据   Outputstream getoutputstream()
  • 释放资源
package TCPDemo;import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;public class Client {public static void main(String[] args) throws IOException {//创建Socket对象// 在创建对象的同时会连接服务端,如果连接不上,代码会报错Socket socket=new Socket("127.0.0.1",10001);//可以从连接通道中获取输出流OutputStream os=socket.getOutputStream();//写出数据os.write("你好你好".getBytes());//释放资源os.close();socket.close();}
}

 服务器

  • 创建服务器端的Socket对象(ServerSocket)        ServerSocket(int port)
  • 监听客户端连接,返回一个Socket对象   Socket accept()
  • 获取输入流,读数据,并把数据显示在控制台   InputStream getInputstream()
  • 释放资源    void close()
package TCPDemo;import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;public class Server {public static void main(String[] args) throws IOException {//创建对象ServerSockerServerSocket ss=new ServerSocket(10001);//监听客户端的链接Socket socket=ss.accept();//从连接通道中获取输入流读取数据InputStream is=socket.getInputStream();InputStreamReader isr=new InputStreamReader(is);int b;while ((b=isr.read())!=-1){System.out.println((char)b);}//释放资源socket.close();ss.close();}
}

三次握手和四次挥手 

三次握手(Three-way Handshake)和四次挥手(Four-way Fin-Wait-RST)是TCP协议中建立和终止连接的过程。

1. 三次握手

三次握手是指在TCP连接建立过程中,客户端和服务器端需要进行三次报文交换,以确保双方的发送和接收能力都正常。具体过程如下:

a) 客户端向服务器端发送一个带有SYN标志的报文,表示请求建立连接。

b) 服务器端收到客户端的SYN报文后,会回复一个带有SYN和ACK标志的报文,表示同意建立连接。

c) 客户端收到服务器端的SYN+ACK报文后,会回复一个带有ACK标志的报文,表示连接已建立。

2. 四次挥手

四次挥手是指在TCP连接终止过程中,客户端和服务器端需要进行四次报文交换,以确保双方的数据都已经被对方接收并处理完毕。具体过程如下:

a) 客户端向服务器端发送一个带有FIN标志的报文,表示请求终止连接。

b) 服务器端收到客户端的FIN报文后,会回复一个带有ACK标志的报文,表示已经收到了客户端的终止请求。

c) 服务器端在处理完所有数据后,向客户端发送一个带有FIN标志的报文,表示同意终止连接。

d) 客户端收到服务器端的FIN报文后,会回复一个带有ACK标志的报文,表示连接已终止。

练习 

1、客户端:多次发送数据
服务器:接收多次接收数据,并打印

客户端

package Test1;import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;public class Client {public static void main(String[] args) throws IOException {Socket socket=new Socket("127.0.0.1",10001);Scanner sc=new Scanner(System.in);OutputStream os=socket.getOutputStream();while (true){System.out.println("请输入数据");String str=sc.nextLine();//退出方法if("886".equals(str)){break;}//写出数据os.write(str.getBytes());}//释放资源}
}

 服务器

package Test1;import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;public class Server {public static void main(String[] args) throws IOException {ServerSocket ss=new ServerSocket(10001);//等待客户端来连接Socket socket = ss.accept();//读取数据InputStream is=socket.getInputStream();InputStreamReader isr=new InputStreamReader(is);int b;while ((b=isr.read())!=-1){System.out.print((char) b);}//释放资源socket.close();ss.close();}
}

2、客户端:发送一条数据,接收服务端反馈的消息并打印

服务器:接收数据并打印,再给客户端反馈消息

客户端

package Test2;import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;public class Client {public static void main(String[] args) throws IOException {Socket socket=new Socket("127.0.0.1",10001);//写出数据String str="你好呀";OutputStream os = socket.getOutputStream();os.write(str.getBytes());//写出结束标记socket.shutdownOutput();//接收服务端的回写数据InputStream is=socket.getInputStream();InputStreamReader isr=new InputStreamReader(is);int b;while ((b=isr.read())!=-1){System.out.print((char) b);}//释放资源socket.close();}
}

服务端

package Test2;import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;public class Server {public static void main(String[] args) throws IOException {ServerSocket ss=new ServerSocket(10001);//等待客户端链接Socket socket = ss.accept();//从socket中获取输入流读取数据InputStream is = socket.getInputStream();InputStreamReader isr=new InputStreamReader(is);int b;while ((b=isr.read())!=-1){System.out.print((char)b);}//回写数据String str="hello";OutputStream os = socket.getOutputStream();os.write(str.getBytes());//释放资源socket.close();ss.close();}
}

3、客户端:将本地文件上传到服务器。接收服务器的反馈。
服务器:接收客户端上传的文件,上传完毕之后给出反馈。

客户端

package Test3;import java.io.*;
import java.net.Socket;public class Client {public static void main(String[] args) throws IOException {Socket socket=new Socket("127.0.0.1",10001);//读取本地文件中的数据,并写到服务器当中BufferedInputStream bis=new BufferedInputStream(new FileInputStream("E:\\java\\net\\clientdir\\a.jpg"));BufferedOutputStream bos=new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());byte[] bytes=new byte[1024];int len;while ((len=bis.read(bytes))!=-1){bos.write(bytes,0,len);}bos.flush();//往服务器写出的结束标记socket.shutdownOutput();//接收服务器的回写数据BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));String line = br.readLine();System.out.println(line);//释放资源socket.close();}
}

 服务端

package Test3;import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;public class Server {public static void main(String[] args) throws IOException {ServerSocket ss=new ServerSocket(10001);//等待客户端链接Socket socket = ss.accept();//读取数据并保存到本地文件中BufferedInputStream bis=new BufferedInputStream(socket.getInputStream());BufferedOutputStream bos=new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("E:\\java\\net\\serverdir\\a.jpg"));int len;byte[] bytes=new byte[1024];while ((len=bis.read())!=-1){bos.write(bytes,0,len);}bos.flush();//回写数据BufferedWriter bw=new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));bw.write("上传成功");bw.newLine();bw.flush();//释放资源socket.close();ss.close();}
}

这一期就到这里啦

努力遇见更好的自己!!!

这篇关于网络编程(TCP协议,UDP协议)的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1083476

相关文章

【Altium】查找PCB上未连接的网络

【更多软件使用问题请点击亿道电子官方网站】 1、文档目标: PCB设计后期检查中找出没有连接的网络 应用场景:PCB设计后期,需要检查是否所有网络都已连接布线。虽然未连接的网络会有飞线显示,但是由于布线后期整板布线密度较高,虚连,断连的网络用肉眼难以轻易发现。用DRC检查也可以找出未连接的网络,如果PCB中DRC问题较多,查找起来就不是很方便。使用PCB Filter面板来达成目的相比DRC

零基础STM32单片机编程入门(一)初识STM32单片机

文章目录 一.概要二.单片机型号命名规则三.STM32F103系统架构四.STM32F103C8T6单片机启动流程五.STM32F103C8T6单片机主要外设资源六.编程过程中芯片数据手册的作用1.单片机外设资源情况2.STM32单片机内部框图3.STM32单片机管脚图4.STM32单片机每个管脚可配功能5.单片机功耗数据6.FALSH编程时间,擦写次数7.I/O高低电平电压表格8.外设接口

16.Spring前世今生与Spring编程思想

1.1.课程目标 1、通过对本章内容的学习,可以掌握Spring的基本架构及各子模块之间的依赖关系。 2、 了解Spring的发展历史,启发思维。 3、 对 Spring形成一个整体的认识,为之后的深入学习做铺垫。 4、 通过对本章内容的学习,可以了解Spring版本升级的规律,从而应用到自己的系统升级版本命名。 5、Spring编程思想总结。 1.2.内容定位 Spring使用经验

通信系统网络架构_2.广域网网络架构

1.概述          通俗来讲,广域网是将分布于相比局域网络更广区域的计算机设备联接起来的网络。广域网由通信子网于资源子网组成。通信子网可以利用公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网构建,将分布在不同地区的局域网或计算机系统互连起来,实现资源子网的共享。 2.网络组成          广域网属于多级网络,通常由骨干网、分布网、接入网组成。在网络规模较小时,可仅由骨干网和接入网组成

Toolbar+DrawerLayout使用详情结合网络各大神

最近也想搞下toolbar+drawerlayout的使用。结合网络上各大神的杰作,我把大部分的内容效果都完成了遍。现在记录下各个功能效果的实现以及一些细节注意点。 这图弹出两个菜单内容都是仿QQ界面的选项。左边一个是drawerlayout的弹窗。右边是toolbar的popup弹窗。 开始实现步骤详情: 1.创建toolbar布局跟drawerlayout布局 <?xml vers

探索蓝牙协议的奥秘:用ESP32实现高质量蓝牙音频传输

蓝牙(Bluetooth)是一种短距离无线通信技术,广泛应用于各种电子设备之间的数据传输。自1994年由爱立信公司首次提出以来,蓝牙技术已经经历了多个版本的更新和改进。本文将详细介绍蓝牙协议,并通过一个具体的项目——使用ESP32实现蓝牙音频传输,来展示蓝牙协议的实际应用及其优点。 蓝牙协议概述 蓝牙协议栈 蓝牙协议栈是蓝牙技术的核心,定义了蓝牙设备之间如何进行通信。蓝牙协议

【杂记-浅谈DHCP动态主机配置协议】

DHCP动态主机配置协议 一、DHCP概述1、定义2、作用3、报文类型 二、DHCP的工作原理三、DHCP服务器的配置和管理 一、DHCP概述 1、定义 DHCP,Dynamic Host Configuration Protocol,动态主机配置协议,是一种网络协议,主要用于在IP网络中自动分配和管理IP地址以及其他网络配置参数。 2、作用 DHCP允许计算机和其他设备通

IPython小白教程:提升你的Python交互式编程技巧,通俗易懂!

IPython是一个增强的Python交互式shell,它提供了丰富的功能和便捷的交互方式,使得Python开发和数据分析工作更加高效。本文将详细介绍IPython的基本概念、使用方法、主要作用以及注意事项。 一、IPython简介 1. IPython的起源 IPython由Fernando Pérez于2001年创建,旨在提供一个更高效的Python交互式编程环境。 2. IPyt

从《深入设计模式》一书中学到的编程智慧

软件设计原则   优秀设计的特征   在开始学习实际的模式前,让我们来看看软件架构的设计过程,了解一下需要达成目标与需要尽量避免的陷阱。 代码复用 无论是开发何种软件产品,成本和时间都最重要的两个维度。较短的开发时间意味着可比竞争对手更早进入市场; 较低的开发成本意味着能够留出更多营销资金,因此能更广泛地覆盖潜在客户。 代码复用是减少开发成本时最常用的方式之一。其意图