IP地址、端口號、通信協(xié)議的相關(guān)知識 TCP和UDP通信協(xié)議簡述

網(wǎng)絡(luò)編程有三個要素，分別是IP地址、端口號和通信協(xié)議。本文主要講述的是TCP與UDP這兩種通信協(xié)議，以及編程的實現(xiàn)。首先，我們需要了解一下IP地址、端口號、通信協(xié)議的相關(guān)知識。

一、IP地址

網(wǎng)絡(luò)中的計算機使用IP地址來進(jìn)行唯一標(biāo)識，IP地址有IPv4和IPv6兩種類型。IPv4采用十進(jìn)制或二進(jìn)制表示形式，十進(jìn)制是一種比較常用的表示形式，如192.168.1.131，IPv6采用十六進(jìn)制表示形式，一般不常用。

如何查看IP地址相關(guān)信息：在Windows系統(tǒng)下，打開cmd，輸入命令ipconfig，按回車即可查看。在Linux或Mac系統(tǒng)下，打開終端，使用ifconfig命令，按回車即可查看。

二、端口號

端口號是計算機中的應(yīng)用程序的一個整數(shù)數(shù)字標(biāo)號，用來區(qū)分不同的應(yīng)用程序。

0 ~ 1023未被系統(tǒng)使用或保留的端口號，1024 ~ 65535為有效的端口號，也就是說我們要對一些程序定義端口號的時候，要選擇1024 ~ 65535范圍內(nèi)的整數(shù)數(shù)字。比如，MySQL的端口號是3306，SQLServer的端口號是1433，查了一下Oracle的端口號是1521。一定要把這些數(shù)據(jù)庫對應(yīng)的端口號，藏在深深的腦海里，以后在連接數(shù)據(jù)庫的時候，會使用到端口號。

三、通信協(xié)議

說得通俗一點，通信協(xié)議就是網(wǎng)絡(luò)通信中的規(guī)則，分為TCP協(xié)議和UDP協(xié)議兩種。

第一種：TCP協(xié)議

英文名：Transmission Control Protocol 中文名：傳輸控制協(xié)議。

協(xié)議說明：TCP是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議。

舉例：打電話，需要雙方都接通，才能進(jìn)行對話。

特點：效率低，數(shù)據(jù)傳輸比較安全。

第二種：UDP協(xié)議

英文名：User Datagram Protocol 中文名：數(shù)據(jù)報協(xié)議。

協(xié)議說明：UDP是一種面向無連接的傳輸層通信協(xié)議。

舉例：發(fā)短信，不需要雙方建立連接，But，數(shù)據(jù)報的大小應(yīng)限制在64k以內(nèi)。

特點：效率高，數(shù)據(jù)傳輸不安全，容易丟包。

四、三要素關(guān)系圖與網(wǎng)絡(luò)模型圖

1、網(wǎng)絡(luò)編程三要素關(guān)系圖

注：圖中端口號、IP地址為演示，并非真實。

2、OSI參考模型與TCP/IP參考模型

五、TCP編程

TCP是基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議，所以TCP編程是基于IO流編程。

對于客戶端，我們需要使用Socket類來創(chuàng)建對象。對于服務(wù)器端，我們需要使用ServerSocket來創(chuàng)建對象，通過對象調(diào)用accept()方法來進(jìn)行監(jiān)聽是否有客戶端訪問。

客戶端與服務(wù)器端圖解：

客戶端與服務(wù)器端實現(xiàn)步驟：

前提：創(chuàng)建一個項目，在項目中創(chuàng)建兩個模塊（model），一個模塊用來放客戶端相關(guān)代碼，一個模塊用來放服務(wù)器端相關(guān)代碼。

目錄結(jié)構(gòu)如下圖：

客戶端：

1、創(chuàng)建Socket對象，并指定服務(wù)器端應(yīng)用程序的端口號和服務(wù)器端主機的IP地址。

2、使用Socket的對象調(diào)用getOutputStream()方法來獲取字節(jié)輸出流對象。

3、調(diào)用字節(jié)輸出流的write(byte[] buf)或者write(int b)向服務(wù)器發(fā)送指定數(shù)據(jù)。

4、記得關(guān)閉流。

服務(wù)器端：

1、創(chuàng)建ServerSocket對象，并指定該應(yīng)用程序的端口號，端口號必須和客戶端指定的端口號一樣。

2、使用ServerSocket對象的accept()方法來監(jiān)聽客戶端發(fā)送過來的請求，返回值為Socket對象。

3、調(diào)用Socket對象的getInputStream()方法獲取字節(jié)輸入流對象

4、調(diào)用字節(jié)輸入流對象的read(byte[] buf)或read()方法獲取數(shù)據(jù)。

5、記得關(guān)閉流。

實例：

客戶端向服務(wù)器端發(fā)送信息，并顯示在服務(wù)器端。

Client類（客戶端）：

packagecn.tkrnet.client; importjava.io.IOException; importjava.io.OutputStream; importjava.net.Socket; publicclassClient{ publicstaticvoidmain(String[]args)throwsIOException{ //創(chuàng)建Socket對象，指定要發(fā)送到服務(wù)器端的IP地址，以及服務(wù)器端應(yīng)用程序接收的端口號 //localhost代表本機IP地址 Socketclient=newSocket("localhost",9000); //獲取輸出流，用于向服務(wù)器端發(fā)送數(shù)據(jù) OutputStreamos=client.getOutputStream(); os.write("Javaismyfriend!".getBytes()); System.out.println("信息已發(fā)送"); //關(guān)閉流 os.close(); client.close(); } } Server類（服務(wù)器端）：

packagecn.tkrnet.server; importjava.io.IOException; importjava.io.InputStream; importjava.net.ServerSocket; importjava.net.Socket; publicclassServer{ publicstaticvoidmain(String[]args)throwsIOException{ System.out.println("--服務(wù)器端已開啟--"); //創(chuàng)建ServerSocket對象，這里的端口號必須與客戶端的端口號相同 ServerSocketserver=newServerSocket(9000); //調(diào)用方法accept()，用來監(jiān)聽客戶端發(fā)來的請求 Socketsocket=server.accept(); //獲取輸入流對象 InputStreamis=socket.getInputStream(); //讀取輸入流中的數(shù)據(jù) intb=0; while((b=is.read())!=-1){ System.out.print((char)b); } //關(guān)閉流 is.close(); socket.close(); server.close(); } } 提示：在運行程序時，一定要先運行服務(wù)器端的程序代碼，再運行客戶端的程序代碼。因為客戶端要向服務(wù)器發(fā)送請求，前提是服務(wù)器端要處于開啟狀態(tài)。 Server類（服務(wù)器端）運行結(jié)果：

--服務(wù)器端已開啟-- Client類（客戶端）運行結(jié)果：

信息已發(fā)送 Client類（客戶端）運行后，Server類（服務(wù)器端）收到信息，運行結(jié)果：

--服務(wù)器端已開啟-- Javaismyfriend! 實例分析： 服務(wù)器端啟動后，服務(wù)器端的accept()方法一直處于監(jiān)聽狀態(tài)，直到客戶端連接了服務(wù)器，服務(wù)器端再從流中讀取客戶端發(fā)來的數(shù)據(jù)。恕我直言，這是一個超級無敵簡單的單向通信實例。

六、UDP編程

UDP使用數(shù)據(jù)報進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，沒有客戶端與服務(wù)器端之分，只有發(fā)送方與接收方，兩者哪個先啟動都不會報錯，但是會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟包現(xiàn)象。發(fā)送的內(nèi)容有字?jǐn)?shù)限制，大小必須限制在64k以內(nèi)。

發(fā)送方與接收方實現(xiàn)步驟：

前提：創(chuàng)建一個項目，在項目中創(chuàng)建兩個模塊（model），一個模塊用來放發(fā)送方相關(guān)代碼，一個模塊用來放接收方相關(guān)代碼。

目錄結(jié)構(gòu)如下圖：

發(fā)送方：

1、創(chuàng)建DatagramSocket對象，可以指定應(yīng)用程序的端口號，也可以不指定。

2、準(zhǔn)備需要發(fā)送的數(shù)據(jù)。

3、創(chuàng)建DatagramPacket對象，用來對發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行打包，需要指定發(fā)送內(nèi)容、發(fā)送多少、發(fā)送到哪里和接收方的端口號四個參數(shù)。

4、調(diào)用DatagramSocket對象的send()方法發(fā)送數(shù)據(jù)。

5、記得關(guān)閉流。

接收方：

1、創(chuàng)建DatagramSocket對象，指定接收方的端口號，這個必須指定。

2、創(chuàng)建一個byte類型數(shù)組，用來接收發(fā)送方發(fā)送過來的數(shù)據(jù)。

3、創(chuàng)建DatagramPacket對象，準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。

4、調(diào)用DatagramSocket對象的receive()方法用于接收數(shù)據(jù)。

5、使用String類的構(gòu)造方法將byte類型的數(shù)組中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成String類型并顯示。

6、記得關(guān)閉流。

實例：

發(fā)送方發(fā)送信息，接收方接收信息，并顯示。

Sender類（發(fā)送方）：

packagecn.tkrnet.Sender; importjava.io.IOException; importjava.net.*; publicclassSender{ publicstaticvoidmain(String[]args)throwsIOException{ //創(chuàng)建接受或發(fā)送的數(shù)據(jù)報套接字，并指定發(fā)送方的端口號為7770 DatagramSocketds=newDatagramSocket(7770);//端口號也可以不指定 System.out.println("---發(fā)送方---"); //創(chuàng)建數(shù)據(jù)報對象，用來發(fā)送數(shù)據(jù) byte[]b="Java is my friend ！".getBytes(); //8800為接收方的端口號，netAddress.getByName("localhost")是獲取主機的IP地址 DatagramPacketdp=newDatagramPacket(b,b.length,InetAddress.getByName("localhost"),7788); ds.send(dp);//發(fā)送數(shù)據(jù)報 System.out.println("數(shù)據(jù)已發(fā)送"); //關(guān)閉流 ds.close(); } } Receiver類（接收方）

packagecn.tkrnet.receiver; importjava.io.IOException; importjava.net.DatagramPacket; importjava.net.DatagramSocket; publicclassReceiver{ publicstaticvoidmain(String[]args)throwsIOException{ System.out.println("---接收方---"); //創(chuàng)建數(shù)據(jù)報套接字對象，指定的端口號要和發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)的端口號相同 //（不是發(fā)送方的端口號7770，是發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)的端口號7788） DatagramSocketds=newDatagramSocket(7788); //創(chuàng)建接收數(shù)據(jù)報的對象 byte[]b=newbyte[1024]; DatagramPacketdp=newDatagramPacket(b,b.length); //接收數(shù)據(jù) ds.receive(dp); System.out.println(newString(b,0,dp.getLength())); //關(guān)閉流 ds.close(); } } 提示：在運行程序時，先運行發(fā)送方程序，還是先運行接收方程序都不會報錯，但是有可能會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟包，一般我們都先運行接收方的程序代碼，再運行發(fā)送方的程序代碼。 Receiver類（接收方）運行結(jié)果：

---接收方--- Sender類（發(fā)送方）運行結(jié)果：

---發(fā)送方--- 數(shù)據(jù)已發(fā)送 Sender類（發(fā)送方）運行后，Receiver類（接收方）接收到信息，運行結(jié)果：

---接收方--- Java is my friend ！ 實例分析： 只有接收方先啟動運行，才會存在端口號為7788的程序，發(fā)送方才能發(fā)送數(shù)據(jù)到指定端口號7788，接收方才能接收數(shù)據(jù)。不瞞你說，這也是個超級無敵簡單的單向通信實例。

審核編輯：湯梓紅