Socket网络编程(一)——网络通信入门基本概念

网络通信基本概念
- 什么是网络？
- 网络通信的基本架构
- 什么是网络编程?
- 7层网络模型-OSI模型
- 什么是Socket？
- Socket的作用和组成
- Socket传输原理
- Socket与TCP、UDP的关系
- CS模型(Client-Server Application)
- 报文段
- 牛刀小试（TCP消息发送与接收）
- - Socket客户端实现
  - Socket服务端实现
  - 运行结果
- 传输协议
- Mac地址
- IP地址
- - IP地址-IPv4
  - IP地址-IPv6
- 端口
- Web请求访问流程

网络通信基本概念

什么是网络？

在计算机领域中，网络是信息传输、接收、共享的虚拟平台
在通过它把各个点、面、体的信息联系到一起，从而实现这些资源的共享
网络是人类发展史来最重要的发明，提高了科技和人类社会的发展

网络通信的基本架构

通信的基本架构主要有两种形式：一种是CS架构（Client 客户端/Server服务端）、一种是BS架构（Brower 浏览器/Server服务端）。

CS架构的特点：CS架构需要用户在自己的电脑或者手机上安装客户端软件，然后由客户端软件通过网络连接服务器程序，由服务器把数据发给客户端，客户端就可以在页面上看到各种数据了。
BS架构的特点：BS架构不需要开发客户端软件，用户只需要通过浏览器输入网址就可以直接从服务器获取数据，并由服务器将数据返回给浏览器，用户在页面上就可以看到各种数据了。Java的程序员，以后从事的工作方向主要还是BS架构的。

什么是网络编程?

网络编程从大的方面说就是对信息的发送到接收
通过操作相应Api调度计算机硬件资源，并利用传输管道（网络）行数据交换的过程

7层网络模型-OSI模型

基础层∶物理层(Physical)、数据链路层(Datalink)、网络层(Network)
传输层(Transport) : TCP-UDP协议层、Socket
高级层∶会话层(Session)、表示层(Presentation)、应用层(Application)
模型对应关系图

什么是Socket？

简单来说是IP地址与端口的结合协议（RFC 793 )
一种地址与端口的结合描述协议
TCP/IP协议的相关API的总称；是网络Api的集合实现
涵盖了: Stream Socket/Datagram Socket

Socket的作用和组成

在网络传输中用于唯一标示两个端点之间的链接
端点∶包括(IP+Port )
4个要素:客户端地址、客户端端口、服务器地址、服务器端口

Socket传输原理

Socket与TCP、UDP的关系

Socket就是对TCP、UDP之间的封装

Socket 之 TCP

TCP是面向连接的通信协议
通过三次握手建立连接，通讯完成时要拆除连接
由于TCP是面向连接的所以只能用于端到端的通讯
图解

Socket 之 UDP

UDP是面向无连接的通讯协议
UDP数据包括目的端口号和源端口号信息
由于通讯不需要连接，所以可以实现广播发送，并不局限于端到端
图解

CS模型(Client-Server Application)

TCP/IP协议中，两个进程间通信的主要模式为：CS模型
主要目的:协同网络中的计算机资源、服务模式、进程间数据共享
常见的:FTP、SMTP、HTTP

报文段

报文段是指TCP/IP协议网络传输过程中，起着路由导航作用
用以查询各个网络路由网段、IP地址、交换协议等lIP数据包
报文段充当整个TCP/IP协议数据包的导航路由功能
报文在传输过程中会不断地封装成分组、包、帧来传输
封装方式就是添加一些控制信息组成的首部，即报文头

牛刀小试（TCP消息发送与接收）

Socket客户端实现

代码如下

package cn.kt.SocketDemoL2;

import java.io.*;
import java.net.Inet4Address;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.Socket;

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket socket = new Socket();
        // 超时时间
        socket.setSoTimeout(3000);

        // 连接本地，端口2000；超时时间3000ms
        socket.connect(new InetSocketAddress(Inet4Address.getLocalHost(), 2000), 3000);

        System.out.println("已发起服务器连接，并进入后续流程～");
        System.out.println("客户端信息：" + socket.getLocalAddress() + " P:" + socket.getLocalPort());
        System.out.println("服务器信息：" + socket.getInetAddress() + " P:" + socket.getPort());

        try {
            // 发送接收数据
            todo(socket);
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("异常关闭");
        }

        // 释放资源
        socket.close();
        System.out.println("客户端已退出～");

    }

    private static void todo(Socket client) throws IOException {
        // 构建键盘输入流
        InputStream in = System.in;
        BufferedReader input = new BufferedReader(new InputStreamReader(in));


        // 得到Socket输出流，并转换为打印流
        OutputStream outputStream = client.getOutputStream();
        PrintStream socketPrintStream = new PrintStream(outputStream);


        // 得到Socket输入流，并转换为BufferedReader
        InputStream inputStream = client.getInputStream();
        BufferedReader socketBufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));

        boolean flag = true;
        do {
            // 键盘读取一行
            String str = input.readLine();
            // 发送到服务器
            socketPrintStream.println(str);


            // 从服务器读取一行
            String echo = socketBufferedReader.readLine();
            if ("bye".equalsIgnoreCase(echo)) {
                flag = false;
            }else {
                System.out.println(echo);
            }
        }while (flag);

        // 资源释放
        socketPrintStream.close();
        socketBufferedReader.close();

    }
}

Socket服务端实现

代码如下：

package cn.kt.SocketDemoL2;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 新建Socket服务端，监听2000端口
        ServerSocket server = new ServerSocket(2000);

        System.out.println("服务器准备就绪～");
        System.out.println("服务器信息：" + server.getInetAddress() + " P:" + server.getLocalPort());

        // 等待客户端连接
        for (; ; ) {
            // 得到客户端
            Socket client = server.accept();
            // 客户端构建异步线程
            ClientHandler clientHandler = new ClientHandler(client);
            System.out.println("================================" + clientHandler);
            // 启动线程
            clientHandler.start();
        }

    }

    /**
     * 客户端消息处理
     */
    private static class ClientHandler extends Thread {
        private Socket socket;
        private boolean flag = true;

        ClientHandler(Socket socket) {
            this.socket = socket;
        }

        @Override
        public void run() {
            super.run();
            System.out.println("新客户端连接：" + socket.getInetAddress() +
                    " P:" + socket.getPort());

            try {
                // 得到打印流，用于数据输出；服务器回送数据使用
                PrintStream socketOutput = new PrintStream(socket.getOutputStream());
                // 得到输入流，用于接收数据
                BufferedReader socketInput = new BufferedReader(new InputStreamReader(
                        socket.getInputStream()));

                do {
                    // 客户端拿到一条数据
                    String str = socketInput.readLine();
                    if ("bye".equalsIgnoreCase(str)) {
                        flag = false;
                        // 回送
                        socketOutput.println("bye");
                    } else {
                        // 打印到屏幕。并回送数据长度
                        System.out.println(str);
                        socketOutput.println("回送：" + str.length());
                    }

                } while (flag);

                socketInput.close();
                socketOutput.close();

            } catch (Exception e) {
                System.out.println("连接异常断开");
            } finally {
                // 连接关闭
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

            System.out.println("客户端已退出：" + socket.getInetAddress() +
                    " P:" + socket.getPort());
        }
    }
}