网络编程（1）

网络编程概述

Java是 Internet 上的语言，它从语言级上提供了对网络应用程序的支持，程序员能够很容易开发常见的网络应用程序。

Java提供的网络类库，可以实现无痛的网络连接，联网的底层细节被隐藏在 Java 的本机安装系统里，由 JVM 进行控制。并且 Java 实现了一个跨平台的网络库，程序员面对的是一个统一的网络编程环境。

1、两种架构

（1）CS架构

全称为Client/Server结构，是指客户端和服务器结构（多为app）。常见程序有QQ、Wechat、腾讯会议等。

（2）B/S架构

全称为Browser/Server结构，是指浏览器和服务器结构。常见浏览器有IE、谷歌、火狐等。

两种架构各有优势，但是无论哪种架构，都离不开网络的支持。网络编程，就是在一定的协议下，实现两台计算机的通信的程序。

2、网络基础

计算机网络： 把分布在不同地理区域的计算机与专门的外部设备用通信线路互连成一个规模大、功能强的网络系统，从而使众多的计算机可以方便地互相传递信息、共享硬件、软件、数据信息等资源。
网络编程的目的：直接或间接地通过网络协议与其它计算机实现数据交换，进行通讯。
网络编程中有三个主要的问题：
- 问题1：如何准确地定位网络上一台或多台主机
- 答：通常使用IP地址实现主机的定位。IP地址具有唯一性。
- 问题2：如何定位主机上的特定的应用
- 答：通常使用端口号进一步定位主机上特定的程序。

例如：HTTP服务通常监听在80端口，HTTPS服务通常监听在443端口。

- 问题3：找到主机后，如何可靠、高效地进行数据传输
- 答：使用合适的网络通信协议。如TCP。UDP。TCP提供可靠的、面向连接的服务，确保数据包的顺序传输和无丢失；而UDP提供更高效的、无连接的服务。

3、网络通信要素

通信要素一：IP地址和域名

（1） IP地址

IP地址：指互联网协议地址（Internet Protocol Address），俗称IP。IP地址用来给网络中的一台计算机设备做唯一的编号。

IP地址 = 网络地址 +主机地址
- - 网络地址：标识计算机或网络设备所在的网段
  - 主机地址：标识特定主机或网络设备

IP地址分类方式一：

IPv4：是一个32位的二进制数，通常被分为4个字节，表示成a.b.c.d 的形式，以点分十进制表示，例如192.168.65.100 。其中a、b、c、d都是0~255之间的十进制整数。
IPv6：由于互联网的蓬勃发展，IP地址的需求量愈来愈大，但是网络地址资源有限，使得IP的分配越发紧张。

IPv6重新定义地址空间，采用128位地址长度，共16个字节，写成8个无符号整数，每个整数用四个十六进制位表示，数之间用冒号（：）分开。比如：ABCD:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789。
IPv6实际可分配的地址，整个地球的每平方米面积上仍可分配1000多个地址，这样就解决了网络地址资源数量不够的问题。2012年6月6日，国际互联网协会举行了世界IPv6启动纪念日，这一天，全球IPv6网络正式启动。多家知名网站，如Google、Facebook和Yahoo等，于当天全球标准时间0点（北京时间8点整）开始永久性支持IPv6访问。
IPv6的设计过程中除了一劳永逸地解决了地址短缺问题以外，还考虑了在IPv4中解决不好的其它问题，主要有：端到端IP连接、服务质量（QoS）、安全性、多播、移动性、即插即用等。

IP地址分类方式二：

公网地址( 万维网使用）和私有地址( 局域网使用）。192.168.开头的就是私有地址，范围即为192.168.0.0--192.168.255.255，专门为组织机构内部使用。

常用命令：

查看本机IP地址，在控制台输入：

ipconfig

检查网络是否连通，在控制台输入：

ping 空格 IP地址
ping 220.181.57.216

特殊的IP地址：

本地回环地址(hostAddress)：127.0.0.1
主机名(hostName)：localhost

（2）域名

Internet上的主机有两种方式表示地址：

域名(hostName)：www.atguigu.com
IP 地址(hostAddress)：202.108.35.210

域名解析：因为IP地址数字不便于记忆，因此出现了域名。域名容易记忆，当在连接网络时输入一个主机的域名后，域名服务器(DNS，Domain Name System，域名系统)负责将域名转化成IP地址，这样才能和主机建立连接。

在浏览器中输入www . qq .com 域名，操作系统会先检查自己本地的hosts文件是否有这个网址映射关系，如果有，就先调用这个IP地址映射，完成域名解析。
如果hosts里没有这个域名的映射，则查找本地DNS解析器缓存，是否有这个网址映射关系，如果有，直接返回，完成域名解析。
如果hosts与本地DNS解析器缓存都没有相应的网址映射关系，首先会找TCP/IP参数中设置的首选DNS服务器，在此我们叫它本地DNS服务器，此服务器收到查询时，如果要查询的域名，包含在本地配置区域资源中，则返回解析结果给客户机，完成域名解析，此解析具有权威性。
如果要查询的域名，不由本地DNS服务器区域解析，但该服务器已缓存了此网址映射关系，则调用这个IP地址映射，完成域名解析，此解析不具有权威性。
如果本地DNS服务器本地区域文件与缓存解析都失效，则根据本地DNS服务器的设置（是否设置转发器）进行查询，如果未用转发模式，本地DNS就把请求发至13台根DNS，根DNS服务器收到请求后会判断这个域名(.com)是谁来授权管理，并会返回一个负责该顶级域名服务器的一个IP。本地DNS服务器收到IP信息后，将会联系负责.com域的这台服务器。这台负责.com域的服务器收到请求后，如果自己无法解析，它就会找一个管理.com域的下一级DNS服务器地址(http://qq.com)给本地DNS服务器。当本地DNS服务器收到这个地址后，就会找（http://qq.com)域服务器，重复上面的动作，进行查询，直至找到www.qq.com主机。
如果用的是转发模式，此DNS服务器就会把请求转发至上一级DNS服务器，由上一级服务器进行解析，上一级服务器如果不能解析，或找根DNS或把转请求转至上上级，以此循环。不管是本地DNS服务器用是是转发，还是根提示，最后都是把结果返回给本地DNS服务器，由此DNS服务器再返回给客户机。

通信要素二：端口号

网络的通信，本质上是两个进程（应用程序）的通信。每台计算机都有很多的进程，那么在网络通信时，如何区分这些进程呢？

如果说IP地址可以唯一标识网络中的设备，那么端口号就可以唯一标识设备中的进程（应用程序）。

不同的进程，设置不同的端口号。

端口号：用两个字节表示的整数，它的取值范围是0~65535。
- 公认端口：0~1023。被预先定义的服务通信占用，如：HTTP（80），FTP（21），Telnet（23）
- 注册端口：1024~49151。分配给用户进程或应用程序。如：Tomcat（8080），MySQL（3306），Oracle（1521）。
- 动态/ 私有端口：49152~65535。

如果端口号被另外一个服务或应用所占用，会导致当前程序启动失败。

通信要素三：网络通信协议

网络通信协议：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、出错控制等做了统一规定，通信双方必须同时遵守才能完成数据交换。

新的问题：网络协议涉及内容太多、太复杂。如何解决？

计算机网络通信涉及内容很多，比如指定源地址和目标地址，加密解密，压缩解压缩，差错控制，流量控制，路由控制，如何实现如此复杂的网络协议呢？通信协议分层思想。

在制定协议时，把复杂成份分解成一些简单的成份，再将它们复合起来。最常用的复合方式是层次方式，即同层间可以通信、上一层可以调用下一层，而与再下一层不发生关系。各层互不影响，利于系统的开发和扩展。

OSI参考模型：模型过于理想化，未能在因特网上进行广泛推广
TCP/IP参考模型(或TCP/IP协议)：事实上的国际标准。
TCP/IP协议： 传输控制协议/因特网互联协议( Transmission Control Protocol/Internet Protocol)，TCP/IP 以其两个主要协议：传输控制协议(TCP)和网络互联协议(IP)而得名，实际上是一组协议，包括多个具有不同功能且互为关联的协议。是Internet最基本、最广泛的协议。

TCP/IP协议中的四层介绍：

应用层：应用层决定了向用户提供应用服务时通信的活动。主要协议有：HTTP协议、FTP协议、SNMP（简单网络管理协议）、SMTP（简单邮件传输协议）和POP3（Post Office Protocol 3的简称,即邮局协议的第3个版）等。
传输层：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。TCP（Transmission Control Protocol）协议，即传输控制协议，是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。UDP(User Datagram Protocol，用户数据报协议)：是一个无连接的传输层协议、提供面向事务的简单不可靠的信息传送服务。
网络层：网络层是整个TCP/IP协议的核心，支持网间互连的数据通信。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。而IP协议是一种非常重要的协议。IP（internet protocal）又称为互联网协议。IP的责任就是把数据从源传送到目的地。它在源地址和目的地址之间传送一种称之为数据包的东西，它还提供对数据大小的重新组装功能，以适应不同网络对包大小的要求。
物理+数据链路层：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。

4、InetAddress类

-1- 作用：

一个InetAddress实例对应一个具体的地址。

-2-实例化方式

InetAddress getByName(String host)

InetAddress getLocalHost()

public class InetAddressTest {
    public static void main(String[] args) {
        try {

            //InetAddress.getByName获取指定的ip地址实例
            InetAddress Name = InetAddress.getByName("192.168.99.99");
            System.out.println(Name);
            //输入一个ip地址，返回得到一个ip地址的实例

            InetAddress name = InetAddress.getByName("www.baidu.com");
            System.out.println(name);
            //输入一个域名，返回得到域名和域名对应的ip地址。
            //对域名进行解析时，通过网络调用了DNS服务器

            //InetAddress.getLocalHost()：获取本地ip的InetAddress实例
            InetAddress inetAddress = InetAddress.getLocalHost();
            System.out.println(inetAddress);
            //显示本电脑的ip
            //等价于：
            InetAddress inetAddress1 = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            System.out.println(inetAddress1);

            //2个 常用的方法
            System.out.println(name.getHostName());//打印域名
            System.out.println(name.getHostAddress());//打印ip地址

        } catch (UnknownHostException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}