网络编程原理：回显服务器与客户端通讯交互功能

路由器及网络概念

   网络发展是由单机时代->局域网时代->广域网时代->移动互联网时代
局域网：通过路由器的LAN为前言来链接差别电脑，使其举行互相通讯，而路由器通常为5个网口，1个WAN（用来连接上级的路由器）4个LAN。
当局域网连接的更多时，网络也会覆盖的更大。

  交换机概念
   交换机是因为路由器的LAN口过少，而必要连接到路由器的节点过多，这时候交换机的WAN通过连接路由器的LAN口，然后通过交换机的LAN口来连接其他的路由器的WAN或者电脑，来实现层层连接，构成更复杂的网络结构。
    而广域网是通过更多的局域网的来连接到一起，构成的更加庞大的网络结构，覆盖一个城市或者更大。
  

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网络通讯基础

IP地点
   形貌一个设备，在网络中的地点，盘算机中利用32位的字节数字来表示地点。
点分十进制
盘算机地点由32位字节数构成，但是32位的byte字节过长，一样平常会表示为4个0～255之间的十进制数字，每个数字之间通过点举行分隔。

  

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端标语
   端标语：区分一个主机中差别的应用程序。
端标语是一个整数0～65535（2个字节）差别的程序可以关联/绑定雷同的端标语，但是同一个主机上的应用程序，不能关联同一个端标语（一个端标语只能被一个程序绑定，而一个程序可以绑定多个端口）。
在现实的通讯过程中，IP和端口是相互绑定的。
  

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协议
   在网络中，本质是通过光/电信号来传输数据，通过低电平表示1，高电平表示0 ，高频光信号表示1 ，低频光信号表示0。
协议就是通过一种约定，来约定通讯的两边以同样的方式举行传输数据。
  

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  网络五元组
   源IP 、源端口、目标IP、目标端口 、协议的范例，是在通讯过程中必不可少的信息。
  

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协议分层
   通过对协议的定位或者是作用举行分类，将定位/作用相似放到同一层，然后通过上层协议调用下层协议，下层协议给上层协议提供支持。
通过协议分层不但可以或许让多个层级直接交互配合，还可以对上层和下层相互之间举行封装，利用上层协议，不必关注上层，利用下层协议不必关注下层。
  

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TCP/IP 五层协议

物理层:形貌网络通讯的硬件设备
数据链路层:两个相邻节点之间的数据传输环境
网络层：举行路径规划，规划出最合适的路径
传输层：关注起点和止境
应用层：应用程序如何利用数据

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封装和分用

封装

   分装和分用形貌了在网络通讯中，基本的数据传输流程
1.应用层
开发者自定义通过设计数据报的格式，当用户通过输入举行传输，给打包成一个数据报来举行封装。
例如：当用户通过信息输入发送给另一个用户。
应用层协议(数据报格式)：用户A(源头) 、 用户B(目标地)、时间 、发送的内容"hello"。
转换为数据报：15239(源头)、 32643(目标地) 、2024-12-27 、hello。

  

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当应用层的数据报打包好后，可以通过调用下层协议，调用系统的API将数据传给数据层。
2.传输层
   当到达传输层后，继续对应用层传输的数据举行打包，“拼接”。
在应用层的基础上举行拼接传输层的报头
UDP报头的关键信息：源端口和目标端口

  

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网络层
   网络层最主要的协议:IP协议，在原有的传输层的基础上举行拼接打包。
IP报头中包罗的最重要的熟悉：源IP和目标IP。

  

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数据链路层
   以太网：传输给数据链路层之后，通过以太网再次举行打包，通过拼接以太网报头来打包。
以太网包罗的最重要信息：源mac地点和目标mac地点（形貌一个设备在网络中的地点）
  

以下每一都是通过报头和载荷的形式举行封装，数据链路层通过报头和报尾来举行打包。每一次的传输都被封装成为一个载荷

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物理层
   当传输到物理层后，将这些打包好的数据转换成2克制的0 1序列，通过光信号/电信号举行传输。
  

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分用

   当数据在传输给目标地(用户B)的时候，会经历一系列的交换机和路由器的转发。
当我们的的数据通过一系列步调到达用户B后，这时候就必要举行分用解析这个包。
当吸收时通过由物理层到应用层的步调层层解析。
  1.物理层
   拿到光电信号后转换成二进制的数据，得到以太网的数据报。
  2.数据链路层
   通过以太网协议对物理层传输过来的数据报举行解析，得到报头和报尾和中心的载荷。
  3.网络层
   通过IP协议对数据对数据链路层传输过来的数据报举行解析，去掉IP报头得到载荷。
  4.传输层
   通过UDP协议，针对网络层传输的数据报举行解析，拿到载荷，去掉UDP报头，得到载荷。
  5.应用层
   根据端标语来负责将数据交给指定的应用程序，然后根据开发者自定义的应用层协议举行解析并显示。
  

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网络编程（网络协议）

   在盘算机中，通过网络，可以让两个主机之间相互通讯，在实现相互通讯的过程时，必要我们开发者通过应用程序（应用层）通过系统的API与传输层举行交互。
Socket API这套协议，可以完成差别主机之间，差别系统之间的通讯。
    在传输层中，提供的网络协议主要由两个，UDP和TCP
  UDP和TCP的区别
   1.TCP可以举行连接，UPD不可以连接。
在盘算机中，通过与两边创建连接，各自保存两边的信息。
如果TCP必要通讯，必要创建连接，保存对方信息，才可以举行
UDP无需创建连接，就可以通讯（固然不必要创建连接，但是必要开发者通过socket API来举行对方信息作为参数举行传输）
    2.TCP时可靠传输的，UDP时不可依靠传输的
网络通讯中，A与B发送消息，消息有可能无法举行传输（传输的概率无法达成100%），可能存在物理干扰。
而可靠传输是当A与B发送消息时，如果发送失败，则必要接纳一定的调停步伐（重写发送等），这个可靠传输也无法保证肯定传达成功，只是尽力调停。
当举行可靠传输时，则肯定要付出一定的代价，这样的机制会复杂且传输的服从也会大大降低。
    3.TCP是面向字节省的，UDP时面向数据报的
TCP通过以字节为单位举行传输，UDP以数据报为单位举行传输。
    4.TCP和UDP都是全双工的
一个信道中，答应双向通讯的，就是全双工。
一个信道中，只能单向通讯的，就是半双工。
  UDP类 API利用

DatagramSocket类
   Socket是操作系统中的概念，是系统抽象出来的”文件“，本质Socket是属于网卡。
当Socket在写数据时，相称于网卡在发送数据。
当Socket在读数据时，相称于网卡吸收数据。
  DatagramPacket类
   通过此类，表示一个UDP的数据报（UDP面向的是数据报）
每次传输以UDP数据报为基本单位。
  

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实现回显通讯程序

   编写服务器和客户端的代码通过回显显示在屏幕上
上述内容形貌Socket本质是一个网卡，服务器则必要网卡中指定一个端口，但是客户端无须指定端口通过系统直接分配端口，防止程序端口辩论
  回显服务器代码

1. package UDPECHO;
3. import java.io.IOException;
4. import java.net.DatagramPacket;
5. import java.net.DatagramSocket;
6. import java.net.SocketException;
8. public class UdpEchoServer {
9.     private DatagramSocket socket=null;//设置socket网卡
10.     public UdpEchoServer(int port) throws SocketException {
11.         socket=new DatagramSocket(port);//这里服务器需要指定端口
12.     }
13.     public void start() throws IOException {
14.         System.out.println("Server is Running");
15.         //这里receive接收客户端的请求，需要准备一个字节数组进行接收
16.         //这里的while循环只要不倒闭，服务器一直在循环状态
17.       while(true){
18.           DatagramPacket requestPacket=new DatagramPacket(new byte[5080],5080);
19.           socket.receive(requestPacket);
20.           //这里接收到请求将请求转换为String类型的字符串
21.           //这里的参数第一个是以字符串形式来获取字节数组，第二个参数表示下标，第三个表示最终的长度
22.           String request=new String(requestPacket.getData(),0,requestPacket.getLength());
23.           //对获取到的请求进行响应
24.           String response=process(request);
25.           //这里回应后开始准备继续返回给客户端影响的结果
26.           //这里的参数，第一个将响应继续转换为字节
27.           //参数2，因为是字符，所以需要转换为字节后在获取长度，如果是UTF-8的汉字则为三个字节
28.           //参数3，是传送给客户的地址，系统随机推送的地址
29.           DatagramPacket responsePacket=new DatagramPacket(response.getBytes(),response.getBytes().length,requestPacket.getSocketAddress());
30.           socket.send(responsePacket);//socket里面的参数就是响应的结果，需要使用一个Packet参数
31.           //服务器打印的内容
32.           System.out.printf("[%s:%d] request:%s response:%s\n",requestPacket.getAddress(),requestPacket.getPort(),request,response);
33.       }
34.     }
36.     private String process(String request) {
37.         //返回响应，我们在程序中大部分都在维护响应中的代码，这里是回显，我们请求是什么响应就是什么
38.     return  request;
39.     }
41.     public static void main(String[] args) throws IOException {
42.         UdpEchoServer server=new UdpEchoServer(8070);
43.         server.start();
44.     }
45. }

复制代码

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回显客户端代码

1. package UDPECHO;
3. import java.io.IOException;
4. import java.net.DatagramPacket;
5. import java.net.DatagramSocket;
6. import java.net.InetAddress;
7. import java.net.SocketException;
8. import java.util.Scanner;
10. public class UdpEchoClient {
11.     private DatagramSocket socket=null;
12.     private String serverIp=" ";
13.     private int serverPort=0;
14.     public  UdpEchoClient(String ip,int port) throws SocketException {
15.         socket=new DatagramSocket();//默认随机指定端口
16.         serverIp=ip;
17.         serverPort=port;
18.     }
19.     public void start() throws IOException {
20.         System.out.println("Client is Running");
21. //            输入的内容
22.         Scanner scanner=new Scanner(System.in);
23.         while(true){
24.             System.out.println("Please enter:>");
25.             String request=scanner.next();//输入的内容
26.             //这里发送给服务器数据然后服务器进行接收
27.             //这里指定的是请求的内容长度，还有传送给服务器的IP地址和端口
28.             DatagramPacket requestPacket=new DatagramPacket(request.getBytes(),request.getBytes().length, InetAddress.getByName(serverIp),serverPort);
29.             socket.send(requestPacket);
30.             //客户端阻塞等待服务器传回来的数据，当服务器进行一系列操作后进行返回，接收服务器返回的
31.             DatagramPacket responsePacket=new DatagramPacket(new byte[5080],5080);//申请一个字节数组进行接收
32.             socket.receive(responsePacket);
33.             //最后将字节数组转换成字符串
34.             String response=new String(responsePacket.getData(),0,responsePacket.getLength());
35.             //打印显示到屏幕中
36.             System.out.println(response);
37.         }
38.     }
39.     public static void main(String[] args) throws IOException {
40.     UdpEchoClient client=new UdpEchoClient("127.0.0.1",8070);
41.     client.start();
42.     }
43. }

复制代码

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