第1章 Java網絡程序設計基礎

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1、,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,Software Engineering,School of electronic and Information Engineering,，,FOSHAN University,2013,網絡程序設計,佛山科學技術學院,電子與信息工程學院,Network Programming,Network Programming,Software Engineering,教材及參考書,教材,王一飛,等：,Java,網絡程序設計,2010,參考書,Java,網絡程序設計,(,附光盤原版引進中國臺灣版權,),Network

2、 Programming,Software Engineering,考試成績,平時成績：,30%,（,考勤,、,作業(yè)）,期末考試：,70%,Network Programming,Software Engineering,授課教師,授課教師：胡春萍,聯(lián)系方式：,QQ:,15761480,電話：,13690388849,Network Programming,Software Engineering,網絡程序設計,課程教學與實踐的目標,介紹了網絡編程的基本概念、基本知識和編程技術，主要內容包括,TCP/IP,網絡基礎知識、基于,Socket,基礎、流式,Socket,編程、數(shù)據報,socket,

3、編程，多進程、多線程網絡服務編寫,通過課程教學，使學生掌握了解如何利用常用網絡協(xié)議進行網絡程序設計，以加深學生對網絡原理的理解，并提高學生的程序設計能力和網絡應用能力。,Network Programming,課程主要內容：,第,1,章,Java,網絡程序設計基礎第,2,章,Internet,尋址第,3,章,URL,通信第,4,章 套接字第,5,章 數(shù)據報套接字第,6,章 多線程第,7,章 非阻塞,Socket,通信第,8,章 對象序列化第,9,章 套接字安全第,10,章 實例,Network Programming,Software Engineering,第,1,章,Java,網絡程序設計

4、基礎,1.1,網絡基礎知識,1.2,網絡程序設計基礎,1.3 Java,與網絡通信,Network Programming,Software Engineering,1.1,網絡基礎知識,計算機網絡概念,網絡中每臺機器稱為節(jié)點（,node,）。,網絡中的每個主機都有地址。,網絡中的主機之間通過網絡協(xié)議進行交流。,網絡協(xié)議,網內主機之間通信時必須遵守的規(guī)則和約定。,網絡協(xié)議是分層的，,不同層具有各自不同的協(xié)議。,網絡通信三要素,進行通信的計算機的地址：,IP,地址,進行通信的計算機的規(guī)則：,TCP,協(xié)議,UDP,協(xié)議等,通信應用程序所在通信端口,Network Programming,Softw

5、are Engineering,1.1.1 TCP/IP,參考模型與,OSI,比較,TCP/IP,參考模型,實際的工業(yè)標準,OSI,比較：國際化標準模型,Network Programming,Software Engineering,1.1.2 TCP/IP,參考模型及協(xié)議,Network Programming,TCP,UDP,用戶進程,用戶,進程,用戶,進程,用戶,進程,ICMP,IP,IGMP,ARP,硬件接口,RARP,媒介,傳輸層,應用層,網絡層,鏈路層,Software Engineering,1.1.2 TCP/IP,參考模型及協(xié)議,Network Programming,網絡

6、接口層,為網絡互聯(lián)層提供訪問接口，使其能夠傳遞,IP,數(shù)據包。,網際層（,IP,協(xié)議）,是整個參考模型的核心。功能是把,IP,數(shù)據包發(fā)送到目標主機。,具備連接異構網的功能。采用,IP,（,Internet Protocol,）協(xié)議，規(guī)定數(shù)據包的格式，及為數(shù)據包尋找路由的流程。,傳輸層（,TCP,和,UDP,協(xié)議）,功能是使源主機和目標主機上的進程可以進行會話。,TCP,（,Transmission Control Protocol,）協(xié)議：傳輸控制協(xié)議，是一種面向連接的，可靠的協(xié)議。應用層的大多數(shù)協(xié)議都建立在,TCP,協(xié)議的基礎上。,UDP,（,User Datagram Protocol,）

7、協(xié)議：用戶數(shù)據報協(xié)議，是一種無連接的，不可靠的協(xié)議。主要適用于不需要對報文進行排序和流量控制的場合。,Software Engineering,1.1.2 TCP/IP,參考模型及協(xié)議,應用層（基于,TCP,協(xié)議的應用層協(xié)議）,HTTP,（,Hyper Text Transfer Protocol,）協(xié)議：超文本傳輸協(xié)議,FTP,（,Files Transfer Protocol,）協(xié)議：文件傳輸協(xié)議,POP3,（,Post Office Protocol-3,）協(xié)議：郵局協(xié)議,SMTP,（,Simple Mail Transfer Protocol,）協(xié)議,IMAP4,（,Internet

8、Message Access Protocol-4,）協(xié)議：消息訪問協(xié)議，允許用戶訪問和操縱遠程程序器上的郵件和郵件文件夾。,應用層（基于,UDP,協(xié)議的應用層協(xié)議）,SNMP,（,Simple Network Management Protocol,）協(xié)議：簡單網絡管理協(xié)議，為管理本地和遠程的網絡設備提供標準化途徑。,DNS,（,Domain Name System,）協(xié)議：域名系統(tǒng)協(xié)議，把主機的域名轉換成相應的,IP,地址。,Network Programming,Software Engineering,1.1.3 TCP,、,UDP,協(xié)議,Network Programming,傳輸控

9、制協(xié)議,TCP,傳輸控制協(xié)議,（,Transmission Control Protocol,TCP,）是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的運輸層通信協(xié)議。傳輸控制協(xié)議,不管實際消息邊界是否存在。,TCP,提供全雙工服務，即數(shù)據可在同一時間雙向流動。在兩個應用程序彼此連接之后，它們都可以發(fā)送和接收數(shù)據。,TCP,連接可以從應用程序,A,向,B,發(fā)送數(shù)據，而在同一時間還可以從,B,向,A,發(fā)送數(shù)據。,Software Engineering,1.1.3 TCP,、,UDP,協(xié)議,Network Programming,用戶數(shù)據報協(xié)議,UDP,用戶數(shù)據報協(xié)議,(User Datagram,Pro

10、toco,UDP),是一個簡單的面向數(shù)據報的,傳輸層,(transport layer),協(xié)議，,協(xié)議以消息為單位在網上傳送數(shù)據，在發(fā)送端，消息一條一條地發(fā)送，在接收端，也只能一條一條地接收，每一條消息是獨立的，消息之間存在著邊界。,UDP,在傳送數(shù)據之前不需要先建立連接。,對方的傳輸層在收到,UDP,報文后，不需要給出任何確認。雖然,UDP,不提供可靠交付，但在某些情況下,UDP,是一種最有效的工作方式。,Software Engineering,1.1.4,IP,地址與域名,IP,地址就是標識計算機或網絡設備的網絡地址。在計算機內部它由四個字節(jié)的,32,位的二進制數(shù)組成，為了方便,在外部使

11、用時采用以小數(shù)點“,.”,分隔的四組十進制數(shù)表示。比如,202.196.176.16,等，所以,IP,地址的每一組數(shù)字都不能超過,255,。每一臺計算機的,IP,地址是唯一的。,(ipv4 ,ipv46),由于,IP,地址含義不明確且不太方便記憶，在實際應用中大多使用主機名（有的也稱域名），如,http:/,就比較明確，一看該網址就知道它是中央電視臺的網址。主機名是和,IP,地址是一一對應的，通過,DNS,（域名服務器）解析可以由主機名獲得計算機或網絡設備的,IP,地址，因為對計算機或網絡設備而言只有,IP,地址才是有效的標識符。,Software Engineering,1.1.5,端口號,

12、一臺機器只通過一條鏈路連接到網絡上，但一臺機器中往往有很多應用程序需要進行網絡通信，如何區(qū)分呢？這就要靠網絡端口號（,port）,了。,端口號是一個標記機器的邏輯通信信道的正整數(shù)，端口號不是物理實體。端口是一種抽象的軟件結構,(,包括一些數(shù)據結構和,I/O,緩沖區(qū),),。應用程序通過系統(tǒng)調用與某端口建立連接后，傳輸層傳給該端口的數(shù)據都被相應的進程（應用程序）所接收，相應進程發(fā)給傳輸層的數(shù)據都通過該端口輸出。,Software Engineering,1.1.5,端口號,端口用一個整數(shù)型標識符來表示，即端口號。端口號跟,協(xié)議相關,，,TCP/IP,傳輸層的兩個協(xié)議,TCP,和,UDP,是完全獨立

13、的兩個軟件模塊，因此各自的端口號也相互獨立。也就是說，基于,TCP,和,UDP,協(xié)議的不同的網絡應用程序，它們可以擁有相同的端口號。端口使用一個,16,位的數(shù)字來表示，它的范圍是,(0,65535),1024,以下的端口號保留給預定義的服務。例如,:http,使用,80,端口。我們在編寫網絡應用程序時，要為程序指定,1024,以上的端口號。,Software Engineering,表,1.1,一些典型的應用層協(xié)議分配到的保留端口,TCP,的保留端口,UDP,的保留端口,FTP,21,DNS,53,HTTP,80,TFTP,69,SMTP,25,SNMP,161,POP3,110,其余的端口號

14、，,1024-65535,，稱為自由端口號，采用本地分配，又稱為動態(tài)分配的方法。,Software Engineering,總之，,TCP,或,UDP,端口的分配規(guī)則是：,端口,0,：不使用，或者作為特殊的使用；,端口,1-255,：保留給特定的服務，,TCP,和,UDP,均規(guī)定，小于,256,的端口號才能分配給網上著名的服務；,端口,256-1023,：保留給其他的服務，如路由；,端口,1024-4999,：可以用作任意客戶的端口；,端口,5000-65535,：可以用作用戶的服務器端口。,Software Engineering,1.2,網絡程序設計基礎,1.2.1,客戶機,/,服務器模型

15、模型,Internet,和大多數(shù)現(xiàn)代網絡應用程序都采用客戶,/,服務器模型，這種分布式架構是幾乎所有用戶同,Internet,交互的基礎。,客戶端向服務器發(fā)出請求，服務器通過執(zhí)行操作（如將信息發(fā)回客戶端）做出響應，這就是客戶,/,服務器模型的重要特征。,客戶,-,服務器模式描述的是進程之間的服務和被服務的關系。在這種模式下，大多數(shù)網絡應用系統(tǒng)由兩部分組成：客戶（,Client,）和服務器（,Server,）。客戶是主叫方，服務器是被叫方。,客戶與服務器的通信關系一旦建立，通信就可以是雙向的，客戶和服務器都可以發(fā)送和接收信息。,Software Engineering,1.2.1,客戶機,/,服

16、務器模型模型,1,、,客戶,程序與客戶機,2,、,服務器,程序與服務器。,Software Engineering,1.3.2,套接字（,SOCKET,）,套接字應用程序編程接口是網絡應用程序通過網絡協(xié)議棧進行通信時所使用的接口，即應用程序與協(xié)議棧軟件之間的接口，簡稱套接字編程接口,(Socket API),。,它定義了應用程序與協(xié)議棧軟件進行交互時可以使用的一組操作，決定了應用程序使用協(xié)議棧的方式、應用程序所能實現(xiàn)的功能、以及開發(fā)具有這些功能的程序的難度。,Software Engineering,應用進程、套接口、網絡協(xié)議棧及操作系統(tǒng)的關系,Software Engineering,1.3 Java,語言與網絡通信,Java,語言是,Internet,上最,熱門的編程語言,，,java,語言是,Internet,上的世界語，,在,Java,語言中，與,網絡編程有關的基本,API,位于,包中,，提供網絡功能的類和接口主要分為三種：,套接字,Socket,：,直接在程序中實現(xiàn)網絡通訊,WEB,的編程接口,。,URL,（,Uniform Resource Locators,，統(tǒng)一資源