计算机网络1

JiA-Bai2024-03-19 17:49

目录

  • [1 协议](#1 协议)
    • [1.1 网络协议分类](#1.1 网络协议分类)
      • [1.1.1 OSI 七层网络模型](#1.1.1 OSI 七层网络模型)
      • [1.1.2 TCP/IP协议(四层或五层)](#1.1.2 TCP/IP协议(四层或五层))
  • [2 封装/分用](#2 封装/分用)
  • [3 IP](#3 IP)
  • [4 Mac](#4 Mac)
  • [5 网络编程(TCP/UDP开发)](#5 网络编程(TCP/UDP开发))
  • [6 总结](#6 总结)

1 协议

"协议" 就是一个规范/约定。

1.1 网络协议分类

网络协议有两大分类方法：

  1. OSI 七层模型(这每层模型是啥，代表的什么含义必须背过)
  2. TCP/IP协议(四层)，它也是http协议的一个基础，也就是http协议是依靠TCP/IP协议实现的。http是应用层协议。

1.1.1 OSI 七层网络模型

  1. 应用层
    应用层存放的就是程序，我们编写的程序就放在应用层里面。
    功能：针对特定应用的协议。
    比如：电子邮件通过电子邮件协议、远程登录通过远程登录协议、文件传输通过文件传输协议进行链接等。
    应用层里面著名的协议有HTTP、SSH、FTP。
  2. 表示层
    将网络信息包转换成程序需要的数据结构。
    功能：设备固有数据格式和网络标准数据格式的转换。
  3. 会话层
    管理断开和连接会话的。
    功能：通信管理。负责建立和断开通信连接，管理传输层以下的分层。
  4. 传输层
    填写收件人信息和发件人信息的，也就是管理目标地址和原地址的ip和端口号的。
    功能：管理两个节点之间的数据传输，负责可靠传输(确保数据被可靠地传送到目标地址)。
    网络交互必备的5个部分：目标地址IP、目标地址的端口、源地址IP、源端口号和协议。
    传输层里面著名的协议有TCP、UDP，两者的区别是：
    (1) UDP：无连接、不可靠、面向字节报的。
    (2) TCP：需要连接、可靠、面向字节流的。
  5. 网络层
    选择快递传输的方式(用车还是用飞机)
    功能：地址管理和路由选择。
    网络层里面著名的协议有IP。
  6. 数据链路层
    确定具体的传输路径。
    功能：互联设备之间传送和识别数据帧。
  7. 物理层
    用来发光信号和电信号的。
    功能：以0、1代表电压的高低、灯光的闪灭。界定连接器和网线的规格。

1.1.2 TCP/IP协议(四层或五层)

  1. 应用层
  2. 传输层
  3. 网络层
  4. 数据链路层
  5. 物理层(可忽略，忽略掉就为4层了)

2 封装/分用

封装就是数据一层一层往下传递的过程。

分用就是封装相反的过程。

3 IP

IP是指互联网地址标识，我们所说的IP通常是指IPv4和IPv6,但由于IPv6还没有普及，所以泛指的还是IPv4。

IPv4是由32位组成，分为四部分，十进制" . " 分发法，数据范围是0-255。

4 Mac

Mac地址是物理地址，也叫网卡地址。

规则：它在机器出厂时就已经制定好了，那么原则上来说它是全球唯一的。也就是出厂之后会随机分配一个全球唯一的地址。

如果是Linux系统，那么格式是 xx:xx:xx...；如果是Windows系统，那么格式是xx-xx-xx-xx...。

5 网络编程(TCP/UDP开发)

传输层协议：TCP、UDP。

  1. 下面将使用UDP进行编程示例，实现一个客户端和服务器端的UDP交互。
    需要创建两个类，一个是客户端，一个是服务器端。
    客户端类：
java 复制代码 
package UDP;

import java.io.IOException;
import java.net.*;
import java.util.Scanner;

/*
 * UDP客户端
 * */
public class UDPClient {
    //服务器端IP
    private static final String ip = "127.0.0.1";
    //服务器端端口号
    private static final int port = 9001;
    //数据包大小
    private static final int bleng = 1024;

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建客户端
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket();

        //让用户来输入发送的消息
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        while(true){
            System.out.println("->");
            //接收到用户输入的信息
            String msg = scanner.nextLine();
            //2.构建发送数据包
            DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(
                    msg.getBytes(),
                    msg.getBytes().length,
                    InetAddress.getByName(ip),
                    port
            );
            //3.发送消息
            socket.send(datagramPacket);
            DatagramPacket serPacket = new DatagramPacket(new byte[bleng],bleng);
            //接收服务器端的消息
            socket.receive(serPacket);
            System.out.println("收到服务器端的信息"+new String(serPacket.getData()));
        }
    }
}

服务器端类：

java 复制代码 
package UDP;

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;

/*
* UDP服务器
* */
public class UDPServer {
    //端口号
    private static final int port = 9001;
    //接收数据容器的大小
    private static final int bleng = 1024;

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建一个udp服务器
        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(port);
        while(true){
            DatagramPacket clientPacket = new DatagramPacket(new byte[bleng],bleng);
            //2.等待客户端连接
            socket.receive(clientPacket);
            //执行此代码表示已经有客户端连接了
            //3.拿到客户端的请求信息
            String msg = new String(clientPacket.getData());
            System.out.println("接收到客户端的消息："+msg);
            //4.补充功能：给客户端反馈一个消息
            String serMsg = "我收到了";
            //String serMsg = msg.replace("吗？",".").repalce("你","我")；
            //构建客户端发送数据包
            DatagramPacket serPacket = new DatagramPacket(
                    serMsg.getBytes(),
                    serMsg.getBytes().length, //注意是字节数组的长度
                    clientPacket.getAddress(),
                    clientPacket.getPort()
            );
            //给客户端发送消息
            socket.send(serPacket);
        }
    }
}

一般先启动服务器端，再启动客户端。

如何把普通的项目部署到服务器上，然后通过本地这个客户端来连接服务器上的应用呢？

  1. 下面将使用TCP进行编程示例，实现一个客户端和服务器端的TCP交互。
    也需要创建两个类，一个是客户端，一个是服务器端。
    客户端类：
java 复制代码 
package TCP;

import java.io.*;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;

/*
 * TCP客户端
 * */
public class TCPClient {
    //服务器端IP
    //服务器端IP
    private static final String ip = "127.0.0.1";
    //服务器端端口号
    private static final int port = 9002;
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建tcp客户端,并且链接服务器端
        Socket socket = new Socket(ip,port);

        try(BufferedReader reader = new BufferedReader(
                new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            BufferedWriter writer = new BufferedWriter(
                    new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream())
            );Scanner scanner = new Scanner(System.in);
            ){
            while(true){
                System.out.println("->");
                String msg = scanner.nextLine();
                //2.发送消息给服务器端
                writer.write(msg + "\n");
                writer.flush();
                //3.接收服务器响应的内容
                String serMsg = reader.readLine();
                System.out.println("服务器反馈：" + serMsg);
            }
        }

    }
}

服务器端类：

java 复制代码 
package TCP;

import com.sun.scenario.effect.impl.sw.java.JSWBlend_SRC_OUTPeer;
import sun.java2d.pipe.BufferedTextPipe;

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/*
 * TCP服务器
 * */
public class TCPServer {
    //端口号
    private static final int port = 9002;
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建TCP服务器端
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket();
        System.out.println("服务器启动成功！");

        //2.等待客户端得连接
        Socket client = serverSocket.accept();
        System.out.println(String.format("有客户端连接了，客户端IP：%s,端口：%d",client.getInetAddress().getHostAddress(),client.getPort()));

        //try-catch
//        BufferedReader bufferedReader = null;
//        BufferedWriter bufferedWriter = null;
//        try {
//            //拿到读取对象
//             bufferedReader = new BufferedReader(
//                    new InputStreamReader(client.getInputStream())
//            );
//            //接收服务器端的信息
//            String msg = bufferedReader.readLine();
//            //拿到写入对象
//            bufferedWriter = new BufferedWriter(
//                    new OutputStreamWriter(client.getOutputStream())
//            );
//            String serMsg = "我收到了";
//            bufferedWriter.write(serMsg + "\n"); //写入消息必须加 \n ,因为它在读取的时候是按行进行读取的，如果不加这个换行符，你是读取不到的，所以写入不成功。即因为客户端需要按行读取信息，所以在写入时必须加上换行符，作为最后的后缀信息。
//            //刷新缓冲区
//            bufferedWriter.flush();
//        }finally {
//            if(bufferedReader != null){
//               bufferedReader.close();
//        }
//            if(bufferedWriter != null){
//                bufferedWriter.close();
//            }
//        }

        //try-resouce
        try(BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(
                new OutputStreamWriter(client.getOutputStream())
        );BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(
                new InputStreamReader(client.getInputStream())
        )
        ){
            while(true){
                //3.接收客户端的消息
                String msg = bufferedReader.readLine();
                if(msg != null && msg.equals("")){
                    System.out.println("收到客户端信息" + msg);
                    //4.返回给客户端响应信息
                    String serMsg = "我收到了";
                    bufferedWriter.write(serMsg + "\n");
                    //缓冲区刷新
                    bufferedWriter.flush();
            }}
        }
    }
}

TCP为了加速发送和接收，它创建了一个缓冲区，也就是缓存区，严格意义上来讲是创建了两个缓冲区，为：发送缓冲区和接收缓冲区(提高性能的措施)。

  1. 使用TCP实现一个英译汉操作，也就是客户端输入为英文，服务器端解析为中文。
    客户端类：
java 复制代码 
package TCP;

import java.io.*;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;

/*
 * 英译汉客户端
 * */
public class CNTCPClient {
    //服务器端IP
    //服务器端IP
    private static final String ip = "127.0.0.1";
    //服务器端端口号
    private static final int port = 9003;
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建tcp客户端,并且链接服务器端
        Socket socket = new Socket(ip,port);

        try(BufferedReader reader = new BufferedReader(
                new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            BufferedWriter writer = new BufferedWriter(
                    new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream())
            );Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        ){
            while(true){
                System.out.println("英文：");
                String msg = scanner.nextLine();
                //2.发送消息给服务器端
                writer.write(msg + "\n");
                writer.flush();
                //3.接收服务器响应的内容
                String serMsg = reader.readLine();
                System.out.println("中文：" + serMsg);
            }
        }

    }
}

服务器端：

java 复制代码 
package TCP;

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.HashMap;

/*
* 英译汉服务器
* */
public class CNTCPSrever {
    //端口号
    private static final int port = 9003;
    //定义翻译字典
    static HashMap<String,String> dirMap = new HashMap<>();
    static {
        dirMap.put("hello","你好");
        dirMap.put("cat","猫");
        dirMap.put("dog","狗");
    }
    
    
    
    public static void main(String[] args) throws IOException {
       //1.创建TCP服务器端
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port);
        System.out.println("英译汉服务器启动成功！");

        //2.等待客户端得连接
        Socket client = serverSocket.accept();
        //执行到此行说明已经有客户端连接
        System.out.println(String.format("有客户端连接了，客户端IP：%s,端口：%d",client.getInetAddress().getHostAddress(),client.getPort()));

        //try-resouce
        try(BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(
                new OutputStreamWriter(client.getOutputStream())
        ); BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(
                new InputStreamReader(client.getInputStream())
        )
        ){
            while(true){
                //3.得到客户端的英文单词
                String en = bufferedReader.readLine();
                if(en != null && !en.equals("")){
                //4.英译汉结果的处理方法
                String cn = processData(en);
                //5.将结果返回给客户端
                bufferedWriter.write(cn + "\n");
                //缓冲区刷新
                bufferedWriter.flush(); }}
        }
    }
    //英译汉方式1
    private static String processData(String en){
        String cn = "未知";
        switch (en){
            case "hello":
                cn = "你好";
                break;
            case "cat":
                cn = "猫";
                break;
            case "dog":
                cn = "狗";
                break;
                //......
            default:
                break;
        }
        return cn;
    }
    
    //英译汉方式2
    private static String processData2(String en){
        //可以调用数据库查询英文的结果
        String cn = "未知";
        cn = dirMap.get(en);
        return cn;
        
    }
}
  1. 因为HTTP协议是基于TCP/IP实现的，所以我们学会了TCP开发也就能开发一个简单的http服务器了。我们只需要TCP遵循http协议的一个规范就可以开发出简易版Http服务器：根据不同的URL地址，返回不同的信息。
    xxx/404 -> 没有找到页面
    xxx/200 -> 你好，世界
java 复制代码 
package TCP;
/*
简易版HTTP
 */

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class TCPServerByHTTP {
    //端口号
    private static final int port = 9004;
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建TCP服务器端
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port);
        System.out.println("服务器启动成功！");

        //2.等待客户端的连接
        Socket client = serverSocket.accept();
        //执行到此行说明已经有客户端连接
        System.out.println(String.format("有客户端连接了，客户端IP：%s,端口：%d",client.getInetAddress().getHostAddress(),client.getPort()));

        //3.得到两个读写对象
        try(BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(
                new OutputStreamWriter(client.getOutputStream())
        ); BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(
                new InputStreamReader(client.getInputStream())
        )
        ){
                //读取首行信息 【方法类型】【url】【http版本号】
                String en = bufferedReader.readLine();
                if(en != null && !en.equals("")){
                    String[] fLine = en.split("");
                    //读取到请求方法的类型
                    String method = fLine[0];
                    //读取到url
                    String url = fLine[1];
                    //读取http版本号
                    String httpVer = fLine[2];
                    System.out.println(String.format("读取到了客户端请求，方法类型:%s,URL:%s,版本:%s",method,url,httpVer));
                    //4.业务逻辑处理
                    String content = "<h1>未知</h1>";
                    if(url.contains("404")){
                        content = "<h1>没有找到此页面</h1>";
                    }else if(url.contains("200")){
                        content = "<h1>你好，世界！</h1>";
                    }
                    //5.将结果打印到浏览器上
                    //写入首行信息
                    bufferedWriter.write(httpVer + "200 ok\n ");
                    //写入Head(Content-Type/Content-Length)
                    bufferedWriter.write("Content-Type:text/html;charset=utf-8;\n");
                    bufferedWriter.write("Content-Length: "+ content.getBytes().length+"\n");
                    //写入空行
                    bufferedWriter.write("");
                    //写入body
                    bufferedWriter.write(content);
                    //缓冲区刷新
                    bufferedWriter.flush(); }}
        }
}

6 总结

jar包和war包的区别：

  1. jar包是普通Java项目包的格式，它在所有jdk中都可以通过：java -jar jar名字来启动。
  2. war包是web程序的应用包，它必须放在web容器中才能启动，例如Tomcat、Nginx。
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