08-JAVA网络01
2021-01-10 本文已影响0人
XAbo
一、网络模型
IP是外网寻址使用，MAC是内外寻址使用。
参考：网络编程总结
TCP/IP模型
image.png
网络协议
网络协议关系图
二、TCP介绍
传输控制协议（TCP，Transmission Control Protocol）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。通信两端严格区分客户端和服务端。
2.1 TCP报文格式
TCP报文格式
- 源端口号以及目的端口号：各占2个字节，端口是传输层和应用层的服务接口，用于寻找发送端和接收端的进程，一般来讲，通过端口号和IP地址，可以唯一确定一个TCP连接，在网络编程中，通常被称为一个socket接口。
- 序号：Seq序号，占4个字节、32位。用来标识从TCP发送端向TCP接收端发送的数据字节流。发起方发送数据时对此进行标记。
- 确认序号：Ack序号，占4个字节、32位。包含发送确认的一端所期望收到的下一个序号。只有ACK标记位为1时，确认序号字段才有效，因此，确认序号应该是上次已经成功收到数据字节序号加1，即Ack=Seq + 1。
- 数据偏移：占4个字节，用于指出TCP首部长度，若不存在选项，则这个值为20字节，数据偏移的最大值为60字节。
- 保留字段占6位，暂时可忽略，值全为0。
- 标志位，6个
URG(紧急)：为1时表明紧急指针字段有效
ACK(确认)：为1时表明确认号字段有效
PSH(推送)：为1时接收方应尽快将这个报文段交给应用层
RST(复位)：为1时表明TCP连接出现故障必须重建连接
SYN(同步)：在连接建立时用来同步序号
FIN(终止)：为1时表明发送端数据发送完毕要求释放连接
- 接收窗口：占2个字节，用于流量控制和拥塞控制，表示当前接收缓冲区的大小。在计算机网络中，通常是用接收方的接收能力的大小来控制发送方的数据发送量。TCP连接的一端根据缓冲区大小确定自己的接收窗口值，告诉对方，使对方可以确定发送数据的字节数。
- 校验和：占2个字节，范围包括首部和数据两部分。
- 选项是可选的，默认情况是不选。
2.2 TCP三次握手
三次握手
- 第一次握手（客户端发送请求）：客户机发送连接请求报文段到服务器，并进入SYN_SENT状态，等待服务器确认。发送连接请求报文段内容：SYN=1，seq=x；SYN=1意思是一个TCP的SYN标志位置为1的包，指明客户端打算连接的服务器的端口；seq=x表示客户端初始序号x，保存在包头的序列号（Sequence Number）字段里。
- 第二次握手（服务端回传确认）：服务器收到客户端连接请求报文，如果同意建立连接，向客户机发回确认报文段（ACK）应答，并为该TCP连接分配TCP缓存和变量。服务器发回确认报文段内容：SYN=1，ACK=1，seq=y，ack=x+1；SYN标志位和ACK标志位均为1，同时将确认序号（Acknowledgement Number）设置为客户的ISN加1，即x+1；seq=y为服务端初始序号y。
- 第三次握手（客户端回传确认）：客户机收到服务器的确认报文段后，向服务器给出确认报文段（ACK），并且也要给该连接分配缓存和变量。此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED（TCP连接成功）状态，完成三次握手。客户端发回确认报文段内容：ACK=1，seq=x+1，ack=y+1；ACK=1为确认报文段；seq=x+1为客户端序号加1；ack=y+1,为服务器发来的ACK的初始序号字段+1。
注意：握手过程中传送的包里不包含数据，三次握手完毕后，客户端与服务器才正式开始传送数据。
三、HTTP介绍
详见：HTTP 官方协议内容
超文本传输协议（英文：HyperText Transfer Protocol，缩写：HTTP）的发展是由蒂姆·伯纳斯-李于1989年在欧洲核子研究组织（CERN）所发起。HTTP的标准制定由万维网协会（World Wide Web Consortium，W3C）和互联网工程任务组（Internet Engineering Task Force，IETF）进行协调，最终发布了一系列的RFC，其中最著名的是1999年6月公布的 RFC 2616，定义了HTTP协议中现今广泛使用的一个版本——HTTP 1.1。
2014年12月，互联网工程任务组（IETF）的Hypertext Transfer Protocol Bis（httpbis）工作小组将HTTP/2标准提议递交至IESG进行讨论，于2015年2月17日被批准。 HTTP/2标准于2015年5月以RFC 7540正式发表，取代HTTP 1.1成为HTTP的实现标准。
HTTP是基于B/S架构进行通信的，而HTTP的服务器端实现程序有httpd、nginx等，其客户端的实现程序主要是Web浏览器。
HTTP请求报文
HTTP响应报文
一次完整的HTTP请求
四、JAVA基于BIO的网络通信
Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口，其实就是一个门面模式。TCP用主机的IP地址加上主机上的端口号作为TCP连结的端点，这种端点就叫做套接字：Socket。
JAVA网络编程是面向传输层进行的；传输层以下的JAVA控制不了。
JAVA Socket是【应用层】和【传输层】传输数据的桥梁。
应用层：主要是实现HTTP等协议的应用，如浏览器、Tomcat。
传输层：主要是实现TCP等协议的应该，如操作系统。
JAVA网络编程三要素：
- 网络层的：【1】IP+【2】端口，获取到这些内容，JAVA就与网络层建立了关系，算是“联网”并且确保找到对方指定的。
- 传输层的：【3】UDP / TCP协议，只有遵守该层指定的规则，才能“稳定”上网。
- 客户端：java.net.Socket。
- 服务端：java.net.ServerSocket。
4.1 基础通信
Java实现TCP
客户端：
public class TCPClient {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//1.创建一个客户端对象Socket,构造方法绑定服务器的IP地址和端口号
Socket socket = new Socket("127.0.0.1",8888);
//2.使用Socket对象中的方法getOutputStream()获取网络字节输出流OutputStream对象
OutputStream os = socket.getOutputStream();
//3.使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write,给服务器发送数据
os.write("你好服务器".getBytes());
//4.使用Socket对象中的方法getInputStream()获取网络字节输入流InputStream对象
InputStream is = socket.getInputStream();
//5.使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read,读取服务器回写的数据
byte[] bytes = new byte[1024];
int len = is.read(bytes);
System.out.println(new String(bytes,0,len));
//6.释放资源(Socket)
socket.close();
}
}
服务端：
public class TCPServer {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//1.创建服务器ServerSocket对象和系统要指定的端口号
ServerSocket server = new ServerSocket(8888);
//2.使用ServerSocket对象中的方法accept,获取到请求的客户端对象Socket
Socket socket = server.accept();
//3.使用Socket对象中的方法getInputStream()获取网络字节输入流InputStream对象
InputStream is = socket.getInputStream();
//4.使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read,读取客户端发送的数据
byte[] bytes = new byte[1024];
int len = is.read(bytes);
System.out.println(new String(bytes,0,len));
//5.使用Socket对象中的方法getOutputStream()获取网络字节输出流OutputStream对象
OutputStream os = socket.getOutputStream();
//6.使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write,给客户端回写数据
os.write("收到谢谢".getBytes());
//7.释放资源(Socket,ServerSocket)
socket.close();
server.close();
}
}
4.2 文件上传
对应B/S应用，客户端就是浏览器；服务器多一步：需要在http协议下获取浏览器的文件流。
文件上传
客户端：
public class TCPClient {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//1.创建一个本地字节输入流FileInputStream对象,构造方法中绑定要读取的数据源
FileInputStream fis = new FileInputStream("c:\\1.jpg");
//2.创建一个客户端Socket对象,构造方法中绑定服务器的IP地址和端口号
Socket socket = new Socket("127.0.0.1",8888);
//3.使用Socket中的方法getOutputStream,获取网络字节输出流OutputStream对象
OutputStream os = socket.getOutputStream();
//4.使用本地字节输入流FileInputStream对象中的方法read,读取本地文件
int len = 0;
byte[] bytes = new byte[1024];
while((len = fis.read(bytes))!=-1){
//5.使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write,把读取到的文件上传到服务器
os.write(bytes,0,len);
}
/*
解决:上传完文件,给服务器写一个结束标记
void shutdownOutput() 禁用此套接字的输出流。
对于 TCP 套接字，任何以前写入的数据都将被发送，并且后跟 TCP 的正常连接终止序列。
*/
socket.shutdownOutput();
//6.使用Socket中的方法getInputStream,获取网络字节输入流InputStream对象
InputStream is = socket.getInputStream();
//7.使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read读取服务回写的数据
while((len = is.read(bytes))!=-1){
System.out.println(new String(bytes,0,len));
}
//8.释放资源(FileInputStream,Socket)
fis.close();
socket.close();
}
}
服务端：
public class TCPServer {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//1.创建一个服务器ServerSocket对象,和系统要指定的端口号
ServerSocket server = new ServerSocket(8888);
//2.使用ServerSocket对象中的方法accept,获取到请求的客户端Socket对象
/*
让服务器一直处于监听状态(死循环accept方法)
有一个客户端上传文件,就保存一个文件
*/
while(true){
Socket socket = server.accept();
/*
使用多线程技术,提高程序的效率
有一个客户端上传文件,就开启一个线程,完成文件的上传
*/
new Thread(new Runnable() {
//完成文件的上传
@Override
public void run() {
try {
//3.使用Socket对象中的方法getInputStream,获取到网络字节输入流InputStream对象
InputStream is = socket.getInputStream();
//4.判断d:\\upload文件夹是否存在,不存在则创建
File file = new File("d:\\upload");
if(!file.exists()){
file.mkdirs();
}
/*
自定义一个文件的命名规则:防止同名的文件被覆盖
规则:域名+毫秒值+随机数
*/
String fileName = "itcast"+System.currentTimeMillis()+new Random().nextInt(999999)+".jpg";
//5.创建一个本地字节输出流FileOutputStream对象,构造方法中绑定要输出的目的地
//FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file+"\\1.jpg");
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file+"\\"+fileName);
//6.使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read,读取客户端上传的文件
int len =0;
byte[] bytes = new byte[1024];
while((len = is.read(bytes))!=-1){
//7.使用本地字节输出流FileOutputStream对象中的方法write,把读取到的文件保存到服务器的硬盘上
fos.write(bytes,0,len);
}
//8.使用Socket对象中的方法getOutputStream,获取到网络字节输出流OutputStream对象
//9.使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write,给客户端回写"上传成功"
socket.getOutputStream().write("上传成功".getBytes());
//10.释放资源(FileOutputStream,Socket,ServerSocket)
fos.close();
socket.close();
}catch (IOException e){
System.out.println(e);
}
}
}).start();
}
//服务器就不用关闭
//server.close();
}
}
4.3 模拟Tomcat
模拟tomcat
客户端:浏览器
public class Browser {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Socket socket = null;
InputStream is = null;
OutputStream os = null;
try {
socket = new Socket("www.zzsi.com", 80);
is = socket.getInputStream();
os = socket.getOutputStream();
//发起HTTP请求 注意这里必须制定请求方式 地址 注意空格
StringBuffer sb = new StringBuffer("GET http://www.zzsi.com/ HTTP/1.1\r\n");
// 以下为请求头
sb.append("Host: www.zzsi.com\r\n");
sb.append("User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64; rv:53.0) Gecko/20100101 Firefox/53.0\r\n");
sb.append("Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8\r\n");
sb.append("Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8,en-US;q=0.5,en;q=0.3");
// 注意这里不要使用压缩 否则返回乱码
sb.append("Accept-Encoding: \r\n");
sb.append("Connection: keep-alive\r\n");
sb.append("Upgrade-Insecure-Requests: 1\r\n");
// 注意这里要换行结束请求头
sb.append("\r\n");
System.out.println(sb.toString());
os.write(sb.toString().getBytes());
byte[] bytes = new byte[2048];
int len = 0;
while ((len = is.read(bytes))!=-1) {
System.out.println(new String(bytes,"UTF-8"));
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if (null != is) {
is.close();
}
if (null != os) {
os.close();
}
if (null != socket) {
socket.close();
}
}
}
}
服务端：静态服务器
/*
创建BS版本TCP服务器
*/
public class TCPServerThread {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建一个服务器ServerSocket,和系统要指定的端口号
ServerSocket server = new ServerSocket(8080);
/*
浏览器解析服务器回写的html页面,页面中如果有图片,那么浏览器就会单独的开启一个线程,读取服务器的图片
我们就的让服务器一直处于监听状态,客户端请求一次,服务器就回写一次
*/
while(true){
//使用accept方法获取到请求的客户端对象(浏览器)
Socket socket = server.accept();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
//使用Socket对象中的方法getInputStream,获取到网络字节输入流InputStream对象
InputStream is = socket.getInputStream();
//使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read读取客户端的请求信息
/*byte[] bytes = new byte[1024];
int len = 0;
while((len = is.read(bytes))!=-1){
System.out.println(new String(bytes,0,len));
}*/
//把is网络字节输入流对象,转换为字符缓冲输入流
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
//把客户端请求信息的第一行读取出来 GET /11_Net/web/index.html HTTP/1.1
String line = br.readLine();
System.out.println(line);
//把读取的信息进行切割,只要中间部分 /11_Net/web/index.html
String[] arr = line.split(" ");
//把路径前边的/去掉,进行截取 11_Net/web/index.html
String htmlpath = arr[1].substring(1);
//创建一个本地字节输入流,构造方法中绑定要读取的html路径
FileInputStream fis = new FileInputStream(htmlpath);
//使用Socket中的方法getOutputStream获取网络字节输出流OutputStream对象
OutputStream os = socket.getOutputStream();
// 写入HTTP协议响应头,固定写法
os.write("HTTP/1.1 200 OK\r\n".getBytes());
os.write("Content-Type:text/html\r\n".getBytes());
// 必须要写入空行,否则浏览器不解析
os.write("\r\n".getBytes());
//一读一写复制文件,把服务读取的html文件回写到客户端
int len = 0;
byte[] bytes = new byte[1024];
while((len = fis.read(bytes))!=-1){
os.write(bytes,0,len);
}
//释放资源
fis.close();
socket.close();
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
}
//server.close();
}
}
服务端：动态服务器
待完善
