网络编程 03：端口的定义、分类，端口映射，通过 Java 实现了 IP 和端口的信息获取

一、概述

记录时间 [2024-12-19]

前置文章：

网络编程 01：计算机网络概述，网络的作用，网络通信的要素，以及网络通信协议与分层模型

网络编程 02：IP 地址，IP 地址的作用、分类，通过 Java 实现 IP 地址的信息获取

本文讲述网络编程相关知识——端口，包括端口的定义，分类，以及端口映射等。

同时，文章中通过 Java 编程，实现了 IP 和端口这些网络信息的获取。

通过获取 IP 和端口，同时基于相关的网络协议，我们能实现不同计算机之前的通信。

二、端口定义

端口是传输层的一部分，主要用于区分同一台设备上的不同应用程序或服务。即，不同的进程有不同的端口号。

根据规定：

端口号由一个 16 位的数字表示，范围是 0~65535；
不同的协议（如 TCP，UDP），各自的端口范围都是 0~65535，即，不同协议 + 同一端口号不冲突；
单个协议下，端口号不能冲突。例如，TCP 协议下，同一时间内只有一个进程可以使用 8080 端口。否则就会抛出端口被占用的问题。

三、端口分类

1. 公有端口

公有端口，范围 0~1023，这些端口通常由系统保留，用于常见的网络服务。

21：FTP（文件传输协议）
22：SSH（安全壳层协议）
23：Telent（远程监听）
25：SMTP（简单邮件传输协议）
80：HTTP（超文本传输协议）
443：HTTPS（安全的超文本传输协议）

2. 注册端口

程序注册端口，范围 1024~49151，这些端口分配给用户或程序注册使用，需要注意冲突问题。

3306：MySQL 数据库
8080：Tomcat
1521：Oracle

3. 动态 / 私有端口

动态/私有端口，范围 49151~65535，通常用于临时会话，由操作系统自动分配给客户端应用程序。

当浏览器连接到一个 Web 服务器时，它可能会使用一个动态端口作为源端口。
通过 IDEA 打开网页时，会使用本机的一个动态端口。

四、DOS 命令

1. 查看端口 / 进程

# 查看所有端口
netstat -ano
# PID 进程号，不是端口号
# 协议 本地地址 外部地址 状态 PID

# 根据 port 查看指定端口
# | 管道符，用于过滤
netstat -ano|findstr "port"

# 根据 PID 查找进程
tasklist|findstr "PID"

2. 其他

# 打开任务管理器
Ctrl + Shift + ESC

# 配置 IP 的映射
# 通过 C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts
127.0.0.1       localhost

五、代码实现

1. InetSocketAddress 类

InetSocketAddress 是 Java 网络编程中的一个类，位于 java.net 包中。

它用于表示包含 IP 地址和端口号的套接字地址，通常与 ServerSocket、Socket、DatagramSocket 和 URL 一起使用，以指定网络连接的目标地址或监听地址。

在这里插入图片描述

2. 测试 socket

在 Java 中，通过套接字 socket 获取 IP 地址和端口号，以此定位一个网络地址。

然后获取这个网络地址中的相关信息，例如，IP 地址，主机名，端口号。

getAddress()：返回 InetAddress 对象，表示此套接字地址的 IP 地址。
getHostName()：返回此套接字地址的主机名。如果创建 InetSocketAddress 时提供了 IP 地址而不是主机名，则返回 IP 地址的字符串表示形式。
getPort()：返回此套接字地址的端口号。

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

        // 定位主机 + 端口号
        InetSocketAddress socketAddress = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8080);
        InetSocketAddress socketAddress2 = new InetSocketAddress("localhost", 8080);

        System.out.println(socketAddress);
        System.out.println(socketAddress2);
        
        // 总的地址
        System.out.println(socketAddress.getAddress());
        // 默认是 IP 地址，想要主机名，可以在 host 系统文件中配置映射
        System.out.println(socketAddress.getHostName());
        // 端口号
        System.out.println(socketAddress.getPort());
    }
}

六、端口映射

端口映射（Port Forwarding）是一种网络技术，用于将外部网络的请求转发到内部网络中的特定设备和端口。

运行在计算机上的应用程序（进程），会有自己的运行端口，其他主机发送过来的消息要想被应用程序成功接收到，除了要通过 IP 地址，还需要定位应用程序的端口。

（程序是静止的，进程是程序的运行态）

如下图，在两台不同的主机中，分别跑了两个进程：QQ 和 MSN。

它们给 QQ 进程分配的端口为 8998，给 MSN 进程分配的端口为 7777；
假如主机 1 想通过 QQ 给主机 2 的 QQ 发消息，那么它需要发到主机 2 的端口 8998 上；
由于主机 2 端口 8998 对应 QQ 进程，因此发到端口 8998 的消息会在 QQ 进程上被接收。
如果主机 1 发到了主机 2 的 7777 端口上，消息就会给 7777 端口对应的 MSN 进程，但 MSN 不会接收来自 QQ 的消息，所以这个消息被视为垃圾消息，于是就丢了。（除非 MSN 上有对应的模块可以处理这个消息，给它转到 QQ 对应的地方）

在这里插入图片描述