Socket网络编程TCP、UDP示例

Socket网络编程：

 

1) OSI(了解)：

国际标准化组织ISO(International Orgnization for Standardization)指定了网络通信的模型：开放系统互联(OSI,Open System Interconnection)，把网络通信工作分为七层：物理层(最底层)-数据链路层-网络层-传输层-会话层-表示层-应用层(应用程序)

 

数据格式

功能与连接方式

典型设备

应用层 

 

网络服务与使用者应用程序间的一个接口

 

表示层 

 

数据表示、数据安全、数据压缩

 

会话层 

 

建立、管理和终止会话

 

传输层 

数据组织成数据段Segment

用一个寻址机制来标识一个特定的应用程序（端口号）

 

网络层 

分割和重新组合数据包Packet

基于网络层地址（IP地址）进行不同网络系统间的路径选择

路由器

数据链路层

将比特信息封装成数据帧Frame

在物理层上建立、撤销、标识逻辑链接和链路复用 以及差错校验等功能。通过使用接收系统的硬件地址或物理地址来寻址

网桥、交换机、网卡

物理层

传输比特（bit）流

建立、维护和取消物理连接

光纤、同轴电缆、

双绞线、中继器和集线器

 

2) TCP/IP模型：网络通信协议，将OSI简化为四层：

a. 应用层：

b. 传输层：TCP协议、UDP协议是传输层协议

c. 网络层：IP协议、ICMP协议是传输层协议

d. 网络接口层：

①　TCP协议（传输控制协议）:

传输层协议。面向连接（需要建立双方会话），可靠的（发送若没收回确认信息，则重新发送），速度慢。建立TCP连接需要三次握手，终止它需要四次握手。例如：web应用，下载文件断点续传。

②　UDP协议（用户数据报协议）:

传输层协议。面向无连接（只是一方发送），不可靠（只发送不确认，可能会丢包），速度快，将数据压缩成数据包，数据报大小限制在64K以内。如：CS,QQ，在线视频，语音电话。

③　IP协议：

网络层协议。面向无连接。IP地址（IPv4）由4个字节组成，具有唯一性，根据网络号和主机号所占字节数分为ABCDE五类地址。（参考《TCP/IP详解》）

④　ICMP协议：

网络层协议。面向无连接，用于传输出错报告控制信息.比如用于检查网络通不通的Ping命令，“Ping”的过程实际上就是ICMP协议工作的过程。

 

3) Socket网络编程：

①　原理：通过建立一个双向的网络通信连接实现数据交换，通信的两端都称作一个Socket。

②　广泛使用：可以在Linux，Unix，Windows平台使用并且C语言，JAVA都支持Socket。

③　网络通讯要素：

IP地址、端口号、传输协议

④　JAVA Socket通信需要java.net包下的Socket和ServerSocket实现客户端和服务器端。建立连接所需的寻址信息是远程计算机的IP地址和端口号。

端口号：[了解]端口号占两个字节，一台机器可以存在65536个端口号，端口有什么用呢？我们知道，一台拥有IP地址的主机可以提供许多服务，比如Web服务、FTP服务、SMTP服务等，这些服务完全可以通过1个IP地址来实现。那么，主机是怎样区分不同的网络服务呢？显然不能只靠IP地址，因为IP 地址与网络服务的关系是一对多的关系。实际上是通过“IP地址+端口号”来区 分不同的服务的。 0-1024为系统保留端口，ftp端口是21，smtp端口号25，pop3端口号110，端口号分为TCP端口和UDP端口，每个都有65536个。

⑤　DNS:Domain Name System，域名系统 ，根据主机名找到对于的ip地址。先到C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts文件中解析。

⑥　JAVA中使用网络编程：

a. UDP方式:

建立DatagramSocket对象，作为发送端和接收端。利用send和receive方法对数据包进行传输。建立DatagramPacket数据包作为发送和存储信息的载体。通过getData、getPort、getAddress.getHostAddress等方法获取对方数据、对方端口和对方主机ip地址。

b. TCP方式：

建立客户端：建立Socket对象，构造时指定连接的主机的ip地址/主机名、端口。利用getInputStream、getOutputStream方法得到字节输入输出流。

TCP:

 一句话：服务器端绑定(创建Socket时绑定)并监听(accept方法)一个端口，客户端连接到这个端口，两者通过各自建立一个socket，利用getOutputStream和getInputStream方法进行write和read，完成通信，客户端使用的端口是系统随机指定的，不必关心。

使用TCP进行网络编程，客户端向服务器端发送一个字符串，

服务器收到该字符串后将其打印到命令行上，然后向客户端返回该字符串的长度，最后，

客户端输出服务器端返回的该字符串的长度。

TCP_client.java

import java.io.BufferedReader;import java.io.IOException;import java.io.InputStream;import java.io.InputStreamReader;import java.io.OutputStream;import java.net.Socket;public class TCP_client {public static void main(String[] args) throws IOException {//创建一个流套接字并将其连接到指定 IP 地址/主机名的指定端口号。Socket socket = new Socket("lj", 8888);//Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8888);System.out.println("client started");//服务器端发送数据到客户端,从键盘获取该字符串System.out.println("请输入字符串:");BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));String line = bufferedReader.readLine();OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();outputStream.write(line.getBytes());//客户端接收服务器端数据InputStream inputStream = socket.getInputStream();byte[] buf = new byte[1024];int len = inputStream.read(buf);String text = new String(buf,0,len);System.out.println("长度为:"+text);socket.close();}}

TCP_server.java

import java.io.IOException;import java.io.InputStream;import java.io.OutputStream;import java.net.ServerSocket;import java.net.Socket;public class TCP_server {public static void main(String[] args) throws IOException {//创建绑定到特定端口服务器SocketServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);System.out.println("server started...");//监听该Socket端口 Socket socket = serverSocket.accept(); //服务器端接收客户端数据 InputStream inputStream = socket.getInputStream(); byte[] buf = new byte[1024]; int len = inputStream.read(buf); String text = new String(buf,0,len); System.out.println(text); //服务器端发送返回数据到客户端 OutputStream outputStream = socket.getOutputStream(); outputStream.write(String.valueOf(text.length()).getBytes()); serverSocket.close();}}

UDP:

一句话，接收端绑定并监听一个端口，建立数据包并通过Socket的receive(dp)方法接收，发送端建立数据包并指定接收端ip地址与端口，通过Socket的send(dp)方法发送。发送端使用的端口是系统随机指定的，不必关心。

使用UDP进行网络编程，发送端向接收端发送一个字符串，接收端收到该字符串后将其打印到命令行上。

UDP_client.java

import java.io.BufferedReader;import java.io.IOException;import java.io.InputStreamReader;import java.net.DatagramPacket;import java.net.DatagramSocket;import java.net.InetAddress;public class UDP_client {public static void main(String[] args) throws IOException {DatagramSocket socket = new DatagramSocket(10000);System.out.println("client started...");BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));byte[] buf =reader.readLine().getBytes();//第三个参数是发送的指定的Socket端口DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf , buf.length,InetAddress.getByName("127.0.0.1"),1111);socket.send(packet);//阻塞式socket.close();}}

UDP_server.java

import java.io.IOException;import java.net.DatagramPacket;import java.net.DatagramSocket;public class UDP_server {public static void main(String[] args) throws IOException {DatagramSocket socket = new DatagramSocket(1111);System.out.println("server started...");byte[] buf = new byte[1024];DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf,buf.length);//客户端数据包需要指定端口号，服务器端不用指定。socket.receive(packet);//packet.getPort()返回某台远程主机的端口号，此数据报将要发往该主机或者是从该主机接收到的。System.out.println("http://"+packet.getAddress().getHostAddress()+":"+(packet.getPort()));System.out.println(new String(packet.getData()));socket.close();}}