java高薪之路__009_网络

1. InetAddress类
2. Socket： IP地址和端口号的结合，socket允许程序把网络连接当成一个流，数据在两个socket间通过IO传输， 通信的两端都要有socket. 主动发起通信请求的是客户端，等待通信请求的是服务端
3. DatagramSocket 和 DatagramPacket实现了UDP协议网络程序， 使用DatagramSocket发送和接收，系统不保证UDP数据报一定能够安全送到目的地，也不能确定什么时候可以抵达
　　DatagramPacket对象封装了UDP数据报，在数据报中包含了发送端的IP地址和端口号以及接收端的IP地址和端口号，给出了完整的地址信息，因此无须建立发送方和接收方的连接
4. URL类
　　URL　u = new URL("http://www.baidu.com");
　　InputStream in = u.openStream();

　　URLConnection uc = u.openConnection();
　　uc.getInputStream();
　　uc.getOutputSteam();

package learn.JavaBasics.Class;

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

public class SocketDemo {
    public void server() {
        ServerSocket ss = null;
        Socket s = null;
        InputStream in = null;
        OutputStream out = null;

        try {
            //开始在端口监听
            ss = new ServerSocket(9999);
            
            //当有连接进来时，会新建一个socket
            s = ss.accept();
            
            //获取输入流
            in = s.getInputStream();
            
            //对输入流进行处理
            byte[] b = new byte[1024];
            int len;
            String msg = "";
            
            while((len=in.read(b)) != -1) {
                msg = new String(b, 0, len);
            }
            
            System.out.println("The message from "+ s.getInetAddress().getHostName()+
                    "(ip:"+ s.getInetAddress().getHostAddress()+") is: ""+msg+""");
            
            
            //获取输出流，反馈信息
            out = s.getOutputStream();
            out.write("The msg from client has been received".getBytes());
        } catch (IOException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (in != null) {
                try {
                    in.close();
                } catch (IOException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            
            if (s != null) {
                try {
                    s.close();
                } catch (IOException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            
            if (ss != null) {
                try {
                    ss.close();
                } catch (IOException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            
            if (out != null) {
                try {
                    out.close();
                } catch (IOException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
    
    public void client() {
        Socket s = null;
        OutputStream out = null;
        InputStream in = null;
        
        try {
            //新建一个Socket
            s = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
            
            //获取输出流
            out = s.getOutputStream();
            
            //发送信息， 并提示
            out.write("This is client".getBytes());
            System.out.println("client message has sent");
            
            //这句话存在的原因是，Server端的getInputSream流的read方法是阻塞， 它在接收信息，但不知道信息是否接收完全，所以一直在等待，
            //所以Server端的反馈信息无发发送过来，程序死掉，
            //这里显式的通知Server，发送结束
            //FileInputSteam里的read方法与这个一样，但BufferInputSteam里的read方法是非阻塞的
            s.shutdownOutput();
            
            //获取输入流，接收服务端的反馈信息
            in = s.getInputStream();
            
            byte[] b = new byte[1024];
            int len;
            String msg = "";
            
            while((len=in.read(b)) != -1) {
                msg = new String(b, 0, len);
            }
            System.out.println("Response from Server: "+msg);
            System.out.println("connection over");
            
            //这里的后边没有了，所以服务端可以不显式的提示，不影响功能
        } catch (IOException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (out != null) {
                try {
                    out.close();
                } catch (IOException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (s != null) {
                try {
                    s.close();
                } catch (IOException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            
            if (in != null) {
                try {
                    in.close();
                } catch (IOException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new Runnable(){
            @Override
            public void run() {
                // TODO Auto-generated method stub
                new SocketDemo().server();
            }            
        }).start();
        
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                // TODO Auto-generated method stub
                new SocketDemo().client();
            }            
        }).start();
    }

}

package learn.JavaBasics.Class;

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

public class TestUDP {
    public void receive(){
        DatagramSocket ds = null;
        
        try {
            //定义接收的数据报大小
            byte[] b = new byte[1024];
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(b, 0, b.length);
            
            //定义一个接收的Socket，用于在特定的端口接收指定大小的数据报
            ds = new DatagramSocket(9999);
            ds.receive(packet);
            
            String str = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength());
            
            System.out.println(str);
        } catch (SocketException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (ds != null) {
                ds.close();
            }
        }
    }
    
    public void send() {
        DatagramSocket ds = null;
        
        try {
            //新建一个用于发送的Socket
            ds = new DatagramSocket();
            
            //数据
            byte[] b = "你好， 这里是发送端的数据, UDP sender".getBytes();
            
            //封装数据到数据报中， 一个数据报不能大于64K, 记录着数据信息， 两端的IP和端口号
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(b, 0, b.length, InetAddress.getLocalHost(), 9999);
            
            //使用Socket把数据报发走
            ds.send(packet);
        } catch (SocketException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } catch (UnknownHostException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (ds != null) {
                ds.close();
            }
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new Runnable(){
            @Override
            public void run() {
                new TestUDP().receive();
            }
        }).start();

        new Thread(new Runnable(){
            @Override
            public void run() {
                new TestUDP().send();
            }
        }).start();
    }
}

要使两台设备之间能进行通信，最简单的方式就是两台机器使用线路互联。
但如果设备很多的时候会有n(n-1)/2条线路，十分不方便搭建和维护。

所以此时人们想出了一个叫网络的概念， 在这个网络中实现路由的处理和数据的交换， 这样一台设备只需要一条线路连接到网络即可。
而根据数据交换的方式不同，数据的交换可以分为：电路交换，报文交换和分组交换3种。
电路交换：线路连接 -- 通信 -- 线路断开    （电话网络）
　　　　线路独享，连接断开时才释放线路。  而此时可能存在多个交换线路共同使用同一条线路的情况， 此时人们使用了一种叫做复用的技术。 
　　　　　　频分多路复用（FDM）： 不同的频率可以在相同的链路上同时传播（真神奇，怎么同时传的，同一种物质怎么带有两种震动，还是其他方式），典型的是电视网络
　　　　　　时分多路复用（TDM）： 分为不同的时间段
　　　　　　波分多路复用 (WDM) ： 就是光的频分复用
　　　　　　码分多路复用（CDM）： 广泛用于无线链路， 每个用户分配一个唯一的m bit码片序列 ....   较复杂，没研究
报文交换：---- 存储/转发 
　　　　将全部的数据封装成一个报文，然后一个节点，一个节点的发送到目的主机
分组交换：---- 存储/转发
　　　　将全部的数据拆分成一系列相对较小的数据包，要给小的数据包加上一个”头“，组成一个分组。 需要在源主机和目的主机上进行报文的拆分和重组。
　　　　总的发送时间： t= dproc + dqueue + dtrans + dprop
　　　　　　　　dproc(节点处理延迟)： 一个分组到达时，路由检查这个分组所携带的信息，并做相应的处理。
　　　　　　　　dqueue(排队延迟): 分组排队的时间。
　　　　　　　　dtrans(传输延迟)： 节点处理一个分组发送的时间，好比收费站放行一台车需要的时间:t= M/R ＋ nL/R。
　　　　　　　　　　M: 总报文大小；    R: 每个节点间相同的传输速率；     n: 中间的路由数（跳步数-1)； 　　L: 分组大小；　
　　　　　　　　dprop(传播延迟):  分组在链路上传播的延迟，好比汽车在公路上的时间。
　　　　丢包： 如果路由器的缓存区已经满了，还有很多的分组过来，那再过来的分组就会被路由器忽略，即丢包。（电路交换和报文交换，不会出现丢包）　　　

网络体系结构
网络里包含的东西这么多，这么复杂， 怎么较好的区分网络里面的细节呢？ 人们想到了一种叫分层结构的东东

这里的分层是从功能上区分的，而不是从硬件上区分的。  同时分层只关注功能，而不关注它的实现，不关心是用硬件实现的，还是用软件实现的。

分层是抽象的，每一层包含这一层的硬件和协议。 分层是模块化的，只要对上下层的接口不变，内部实现不管。

实体：任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。


在通信中，主机要完成全部的层，  而中间系统只需要完成3层，有的是两层 ---- 网络层,数据链路层和物理层

0. 物理介质
1. 物理层：规范如何在不同的介质上发送比特流，并最终产生一个统一的接口。  
　　　　　　---- 接口特性： 机械特性、电气特性、功能特性和规程特性。
　　　　　　---- 比特编码：　用什么表示比特，怎么表示。
　　　　　　---- 数据率
　　　　　　---- 比特同步
　　　　　　---- 传输模式：  单工， 半双工， 双工。
2. 数据链路层：负责节点-节点的数据传输
　　　　　　---- 组帧
　　　　　　---- 物理寻址
　　　　　　---- 流量控制：　两端的发收速度统一
　　　　　　---- 差错控制
　　　　　　---- 访问控制（接入控制）
3. 网络层：负责源主机到目的主机数据分组的交付
　　　　　　---- 逻辑寻址(唯一的逻辑地址，如：IP地址)
　　　　　　---- 路由
　　　　　　---- 分组转发
4. 传输层：实现端对端的进程间的完整报文的传送
　　　　　　---- 报文的分段与重组
　　　　　　---- SAP寻址 （确保完整的报文提交给正确的进程，如端口号）

　　　　　　　　　　(x, y 就是端口号)
　　　　　　---- 连接控制
　　　　　　---- 流量控制
　　　　　　---- 差错控制 (链路层的差错控制可能有中间系统，而这个是针对源主机和目的主机的)
5. 应用层：


每层之间都要加“头”， 加控制信息是因为什么：（以下是可选的）
1. 要加地址信息
2. 要进行差错检测编码，保证数据正确
3. 加协议控制

 

 

 

 

 

网络就是硬件和数据协议的总合

硬件 ---- 完成路由的确定和数据的交换
网关：

协议

UDP:   　 -- 复用/分用
          -- 简单的错误校验
          -- udp段（segment）可能丢失，并且是非按序到达
          -- 无连接的， 发送方和接收方之间不需要握手， 每个udp段的处理独立于其他段
    
　　有了TCP， UDP为什么存在
　　　　　　-- 无须建立连接，减少延迟
　　　　　　-- 实现简单，无须维护连接状态
　　　　　　-- 头部开销小
　　　　　　-- 没有拥塞控制，应用可更好地控制发送时间和速率
　　用途
　　　　　　-- 流媒体（容忍丢失，速率敏感）
　　　　　　-- DNS， SNMP
　　也可完成可靠的数据传输
　　　　　　-- 在应用层真假可靠性机制
　　　　　　-- 应用特定的错误恢复机制

TCP