【计算机网络】关于三种网络通信模式以及java中三种通信方式的实现介绍

当前的网络中有三种通讯模式：单播、广播、组播(多播)，其中的组播出现时间最晚但同时具备单播和广播的优点，最具有发展前景。 


一、单播：


      主机之间“一对一”的通讯模式，网络中的交换机和路由器对数据只进行转发不进行复制。如果10个客户机需要相同的数据，则服务器需要逐一传送，重复10次相同的工作。但由于其能够针对每个客户的及时响应，所以现在的网页浏览全部都是采用IP单播协议。网络中的路由器和交换机根据其目标地址选择传输路径，将IP单播数据传送到其指定的目的地。
单播的优点：


1.  服务器及时响应客户机的请求


2.  服务器针对每个客户不通的请求发送不通的数据，容易实现个性化服务。


单播的缺点：      


1. 服务器针对每个客户机发送数据流，服务器流量＝客户机数量×客户机流量；在客户数量大、每个客户机流量大的流媒体应用中服务器不堪重负。


2. 现有的网络带宽是金字塔结构，城际省际主干带宽仅仅相当于其所有用户带宽之和的5％。如果全部使用单播协议，将造成网络主干不堪重负。现在的P2P应用就已经使主干经常阻塞，只要有5％的客户在全速使用网络，其他人就不要玩了。而将主干扩展20倍几乎是不可能。


二、 广播：


      主机之间“一对所有”的通讯模式，网络对其中每一台主机发出的信号都进行无条件复制并转发，所有主机都可以接收到所有信息（不管你是否需要），由于其不用路径选择，所以其网络成本可以很低廉。有线电视网就是典型的广播型网络，我们的电视机实际上是接受到所有频道的信号，但只将一个频道的信号还原成画面。在数据网络中也允许广播的存在，但其被限制在二层交换机的局域网范围内，禁止广播数据穿过路由器，防止广播数据影响大面积的主机。
广播的优点：


1. 网络设备简单，维护简单，布网成本低廉


2. 由于服务器不用向每个客户机单独发送数据，所以服务器流量负载极低。


广播的缺点：


1.无法针对每个客户的要求和时间及时提供个性化服务。


2. 网络允许服务器提供数据的带宽有限，客户端的最大带宽＝服务总带宽。例如有线电视的客户端的线路支持100个频道（如果采用数字压缩技术，理论上可以提供500个频道），即使服务商有更大的财力配置更多的发送设备、改成光纤主干，也无法超过此极限。也就是说无法向众多客户提供更多样化、更加个性化的服务。


3. 广播禁止在Internet宽带网上传输。 


三、组播：


       主机之间“一对一组”的通讯模式，也就是加入了同一个组的主机可以接受到此组内的所有数据，网络中的交换机和路由器只向有需求者复制并转发其所需数据。主机可以向路由器请求加入或退出某个组，网络中的路由器和交换机有选择的复制并传输数据，即只将组内数据传输给那些加入组的主机。这样既能一次将数据传输给多个有需要（加入组）的主机，又能保证不影响其他不需要（未加入组）的主机的其他通讯。
组播的优点：


1. 需要相同数据流的客户端加入相同的组共享一条数据流，节省了服务器的负载。具备广播所具备的优点。


2. 由于组播协议是根据接受者的需要对数据流进行复制转发，所以服务端的服务总带宽不受客户接入端带宽的限制。IP协议允许有2亿6千多万个（268435456）组播，所以其提供的服务可以非常丰富。   


3. 此协议和单播协议一样允许在Internet宽带网上传输。


组播的缺点：


1．与单播协议相比没有纠错机制，发生丢包错包后难以弥补，但可以通过一定的容错机制和QOS加以弥补。

2．现行网络虽然都支持组播的传输，但在客户认证、QOS等方面还需要完善，这些缺点在理论上都有成熟的解决方案，只是需要逐步推广应用到现存网络当中。

实现：

1、单播（ServerSocket）

（1）服务端

public class TcpServer {ServerSocket serverSocket;Socket socket;InetAddress address;public void init() {try {address=InetAddress.getByName("128.0.0.0");serverSocket = new ServerSocket(5656,10,address);while (true) {System.out.println("waiting...");socket = serverSocket.accept();new MyThread(socket).start();System.out.println("one start");}} catch (IOException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}class MyThread extends Thread {Socket socket;public MyThread(Socket socket) {// TODO Auto-generated constructor stubthis.socket = socket;}public void run() {// TODO Auto-generated method stubwhile (true) {try {OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();outputStream.write(("rou wo wo  " + Thread.currentThread().getName()).getBytes());try {sleep(2000);} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}} catch (IOException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}}}/** * @param args */public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubnew TcpServer().init();}}

（2）客户端

public class TcpClient {Socket socket;public void init() {try {socket = new Socket("192.0.0.1", 5656);while (true) {InputStream inputStream = socket.getInputStream();int i = 0;byte bs[] = new byte[1024];while ((i = inputStream.read(bs)) > 0) {System.out.println(new String(bs));}}} catch (UnknownHostException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();} catch (IOException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}/** * @param args */public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubnew TcpClient().init();}}

2、单播（DatagramSocket）

（1）端1

public class UdpServer {DatagramSocket datagramSocket;int port = 7070;DatagramPacket outPacket;byte[] bs = new byte[1024];String ip = "172.22.67.6";int i = 0;/** * @param args */public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubnew UdpServer().init();}public void init() {try {datagramSocket = new DatagramSocket(8002);try {outPacket = new DatagramPacket(bs, bs.length,InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 8003);while (true) {outPacket.setData(("jia you nuan wo zi" + (++i)).getBytes());datagramSocket.send(outPacket);System.out.println("send ~" + i);Thread.sleep(2000);}} catch (Exception e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}} catch (SocketException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}}

（2）端2：

public class UdpClient {DatagramSocket datagramSocket;int port = 7070;DatagramPacket inPacket;byte[] bs = new byte[1024];String ip = "172.22.67.6";/** * @param args */public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubnew UdpClient().init();}public void init() {try {datagramSocket =new DatagramSocket(8003,                      InetAddress.getByName("127.0.0.1"));  } catch (Exception e1) {// TODO Auto-generated catch blocke1.printStackTrace();}try {inPacket = new DatagramPacket(bs, bs.length);while (true) {datagramSocket.receive(inPacket);System.out.println("udp receive " + new String(bs));}} catch (Exception e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}}

3、广播（没有客户端和服务端之分）

（1）端1：

public class MulUdpClient {String ip = "230.0.0.0";MulticastSocket datagramSocket;int port = 5050;DatagramPacket inPacket;byte[] receive = new byte[1025];InetAddress address;/** * @param args */public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubnew MulUdpClient().init();}public void init() {try {datagramSocket = new MulticastSocket(port);address = InetAddress.getByName(ip);datagramSocket.joinGroup(address);} catch (Exception e1) {// TODO Auto-generated catch blocke1.printStackTrace();}inPacket = new DatagramPacket(receive, receive.length);while (true) {try {System.out.println("wait for server");datagramSocket.receive(inPacket);System.out.println("receive " + new String(receive));} catch (Exception e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}}}

（2）端2：

public class MulUdpServer {MulticastSocket multicastSocket;String ip = "230.0.0.0";int port = 5050;InetAddress socketAddress;DatagramPacket datagramPacket;int i = 0;/** * @param args */public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubnew MulUdpServer().initServer();}public void initServer() {try {multicastSocket = new MulticastSocket(port);socketAddress = InetAddress.getByName(ip);multicastSocket.joinGroup(socketAddress);multicastSocket.setLoopbackMode(false);datagramPacket = new DatagramPacket(new byte[0], 0, socketAddress,port);new Thread() {public void run() {// TODO Auto-generated method stubwhile (true) {try {try {datagramPacket.setData(("wo ai ni dudu " + (++i)).getBytes());multicastSocket.send(datagramPacket);System.out.println("send success!" + i);} catch (IOException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}Thread.sleep(2000);} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}}}.start();} catch (IOException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}}