从屌丝到架构师的飞越(网络编程篇)-网络通信协议

一.介绍

网络通信协议是一种网络通用语言,为连接不同操作系统和不同硬件体系结构的互联网络引提供通信支持,是一种网络通用语言。

例如,网络中一个微机用户和一个大型主机的操作员进行通信,由于这两个数据终端所用字符集不同,因此操作员所输入的命令彼此不认识。为了能进行通信,规定每个终端都要将各自字符集中的字符先变换为标准字符集的字符后,才进入网络传送,到达目的终端之后,再变换为该终端字符集的字符。因此,网络通信协议也可以理解为网络上各台计算机之间进行交流的一种语言。

二.知识点介绍

1、网络通信协议

2、网络编程三要素

3、IP地址和端口号

三.上课视频对应说明文档

在Internet上的主机一般运行了多个服务软件,同时提供几种服务。每种服务都打开一个Socket,并绑定到一个端口上,不同的端口对应于不同的服务。

Socket就是为网络编程提供的一种机制,又叫套接字编程。Socket需要理解以下几点内容:

(1)通信的两端都有Socket。

(2)网络通信其实就是Socket间的通信。

(3)数据在两个Socket间通过IO传输。

Socket编程一般使用TCP与UDP两种协议,这里主要介绍TCP。

在介绍TCP/IP结构时,提到传输层的两个重要的高级协议,分别是UDP和TCP,其中UDP是User Datagram Protocol的简称,称为用户数据报协议,TCP是Transmission Control Protocol的简称,称为传输控制协议。

1、网络通信协议

通过计算机网络可以使多台计算机实现连接,位于同一个网络中的计算机在进行连接和通信时需要遵守一定的规则,这就好比在道路中行驶的汽车一定要遵守交通规则一样。在计算机网络中,这些连接和通信的规则被称为网络通信协议,它对数据的传输格式、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才能完成数据交换。

网络通信协议有很多种,目前应用最广泛的是TCP/IP协议(Transmission Control Protocal/Internet Protocal传输控制协议/英特网互联协议),它是一个包括TCP协议和IP协议,UDP(User DatagramProtocal)协议和其它一些协议的协议组,在学习具体协议之前首先了解一下TCP/IP协议组的层次结构。

在进行数据传输时,要求发送的数据与收到的数据完全一样,这时,就需要在原有的数据上添加很多信息,以保证数据在传输过程中数据格式完全一致。TCP/IP协议的层次结构比较简单,共分为四层,如图所示。

图1-1 TCP/IP网络模型

上图中,TCP/IP协议中的四层分别是应用层、传输层、网络层和链路层,每层分别负责不同的通信功能,接下来针对这四层进行详细地讲解。

(1)链路层:链路层是用于定义物理传输通道,通常是对某些网络连接设备的驱动协议,例如针对光纤、网线提供的驱动。

(2)网络层:网络层是整个TCP/IP协议的核心,它主要用于将传输的数据进行分组,将分组数据发送到目标计算机或者网络。

(3)运输层:主要使网络程序进行通信,在进行网络通信时,可以采用TCP协议,也可以采用UDP协议。

(4)应用层:主要负责应用程序的协议,例如HTTP协议、FTP协议等。

2、网络编程三要素:

分别为IP,端口,协议

其他:

ipconfig用于DOS获取计算机IP设置

ping用于判断两台计算机连接是否通畅

127.0.0.1与localhost类似,均代表本机地址

xxx.xxx.xxx.255 广播地址,即该网段下所有用户均可以被通知到

3、IP地址和端口号

要想使网络中的计算机能够进行通信,必须为每台计算机指定一个标识号,通过这个标识号来指定接受数据的计算机或者发送数据的计算机。

在TCP/IP协议中,这个标识号就是IP地址,它可以唯一标识一台计算机,目前,IP地址广泛使用的版本是IPv4,它是由4个字节大小的二进制数来表示,如:00001010000000000000000000000001。由于二进制形式表示的IP地址非常不便记忆和处理,因此通常会将IP地址写成十进制的形式,每个字节用一个十进制数字(0-255)表示,数字间用符号“.”分开,如 “192.168.1.100”。

随着计算机网络规模的不断扩大,对IP地址的需求也越来越多,IPV4这种用4个字节表示的IP地址面临枯竭,因此IPv6 便应运而生了,IPv6使用16个字节表示IP地址,它所拥有的地址容量约是IPv4的8×1028倍,达到2128个(算上全零的),这样就解决了网络地址资源数量不够的问题。

通过IP地址可以连接到指定计算机,但如果想访问目标计算机中的某个应用程序,还需要指定端口号。在计算机中,不同的应用程序是通过端口号区分的。端口号是用两个字节(16位的二进制数)表示的,它的取值范围是0~65535,其中,0~1023之间的端口号用于一些知名的网络服务和应用,用户的普通应用程序需要使用1024以上的端口号,从而避免端口号被另外一个应用或服务所占用。

接下来通过一个图例来描述IP地址和端口号的作用,如下图所示。

从上图中可以清楚地看到,位于网络中一台计算机可以通过IP地址去访问另一台计算机,并通过端口号访问目标计算机中的某个应用程序。

4、InetAddress

了解了IP地址的作用,我们看学习下JDK中提供了一个InetAdderss类,该类用于封装一个IP地址,并提供了一系列与IP地址相关的方法,下表中列出了InetAddress类的一些常用方法。

(1)static InetAddress getByName(String host):在给定主机名的情况下确定主机的IP地址。

(2)static InetAddress getLocalHost():返回本地主机。

(3)String getHostName():获取此IP地址的主机名。

(4)String getHostAddress():返回IP地址字符串(以文本表现形式)

上述方法中,列举了InetAddress的四个常用方法。其中,前两个方法用于获得该类的实例对象,第一个方法用于获得表示指定主机的InetAddress对象,第二个方法用于获得表示本地的InetAddress对象。通过InetAddress对象便可获取指定主机名,IP地址等,接下来通过一个案例来演示InetAddress的常用方法.

代码示例:

import java.io.IOException;

import java.net.InetAddress;

import java.net.UnknownHostException;

/*

*  描述IP的类 InetAddress.  ip对象. 

*/

public class Demo2 {

public static void main(String[] args) throws IOException {

// fun1();

// 获取别人的ip对象

InetAddress duiFang_IP = InetAddress.getByName("192.168.107.32");

String hostAddress = duiFang_IP.getHostAddress();

System.out.println(hostAddress); // 192.168.107.32

String hostName = duiFang_IP.getHostName();

System.out.println(hostName); // PC-201606060816

}

private static void fun1() throws UnknownHostException {

// 获取本地主机ip对象

InetAddress local_IP = InetAddress.getLocalHost();

String hostAddress = local_IP.getHostAddress(); // 获取本地ip地址.

System.out.println("ip:" + hostAddress); // 192.168.107.81

String hostName = local_IP.getHostName(); // 获取本地主机名

System.out.println(hostName); // youcai-PC

}

}

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