IP地址、端口號、通信協議的相關知識 TCP和UDP通信協議簡述

網絡編程有三個要素，分別是IP地址、端口號和通信協議。本文主要講述的是TCP與UDP這兩種通信協議，以及編程的實現。首先，我們需要了解一下IP地址、端口號、通信協議的相關知識。

一、IP地址

網絡中的計算機使用IP地址來進行唯一標識，IP地址有IPv4和IPv6兩種類型。IPv4采用十進制或二進制表示形式，十進制是一種比較常用的表示形式，如192.168.1.131，IPv6采用十六進制表示形式，一般不常用。

如何查看IP地址相關信息：在Windows系統下，打開cmd，輸入命令ipconfig，按回車即可查看。在Linux或Mac系統下，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用程序的一個整數數字標號，用來區分不同的應用程序。

0 ~ 1023未被系統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范圍內的整數數字。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。一定要把這些數據庫對應的端口號，藏在深深的腦海里，以后在連接數據庫的時候，會使用到端口號。

三、通信協議

說得通俗一點，通信協議就是網絡通信中的規則，分為TCP協議和UDP協議兩種。

第一種：TCP協議

英文名：Transmission Control Protocol 中文名：傳輸控制協議。

協議說明：TCP是一種面向連接的、可靠的、基于字節流的傳輸層通信協議。

舉例：打電話，需要雙方都接通，才能進行對話。

特點：效率低，數據傳輸比較安全。

第二種：UDP協議

英文名：User Datagram Protocol 中文名：數據報協議。

協議說明：UDP是一種面向無連接的傳輸層通信協議。

舉例：發短信，不需要雙方建立連接，But，數據報的大小應限制在64k以內。

特點：效率高，數據傳輸不安全，容易丟包。

四、三要素關系圖與網絡模型圖

1、網絡編程三要素關系圖

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是基于字節流的傳輸層通信協議，所以TCP編程是基于IO流編程。

對于客戶端，我們需要使用Socket類來創建對象。對于服務器端，我們需要使用ServerSocket來創建對象，通過對象調用accept()方法來進行監聽是否有客戶端訪問。

客戶端與服務器端圖解：

客戶端與服務器端實現步驟：

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

目錄結構如下圖：

客戶端：

1、創建Socket對象，并指定服務器端應用程序的端口號和服務器端主機的IP地址。

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

3、調用字節輸出流的write(byte[] buf)或者write(int b)向服務器發送指定數據。

4、記得關閉流。

服務器端：

1、創建ServerSocket對象，并指定該應用程序的端口號，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()方法來監聽客戶端發送過來的請求，返回值為Socket對象。

3、調用Socket對象的getInputStream()方法獲取字節輸入流對象

4、調用字節輸入流對象的read(byte[] buf)或read()方法獲取數據。

5、記得關閉流。

實例：

客戶端向服務器端發送信息，并顯示在服務器端。

Client類（客戶端）：

packagecn.tkrnet.client; importjava.io.IOException; importjava.io.OutputStream; importjava.net.Socket; publicclassClient{ publicstaticvoidmain(String[]args)throwsIOException{ //創建Socket對象，指定要發送到服務器端的IP地址，以及服務器端應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，用于向服務器端發送數據 OutputStreamos=client.getOutputStream(); os.write("Javaismyfriend!".getBytes()); System.out.println("信息已發送"); //關閉流 os.close(); client.close(); } } Server類（服務器端）：

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

--服務器端已開啟-- Client類（客戶端）運行結果：

信息已發送 Client類（客戶端）運行后，Server類（服務器端）收到信息，運行結果：

--服務器端已開啟-- Javaismyfriend! 實例分析： 服務器端啟動后，服務器端的accept()方法一直處于監聽狀態，直到客戶端連接了服務器，服務器端再從流中讀取客戶端發來的數據。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使用數據報進行數據傳輸，沒有客戶端與服務器端之分，只有發送方與接收方，兩者哪個先啟動都不會報錯，但是會出現數據丟包現象。發送的內容有字數限制，大小必須限制在64k以內。

發送方與接收方實現步驟：

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

目錄結構如下圖：

發送方：

1、創建DatagramSocket對象，可以指定應用程序的端口號，也可以不指定。

2、準備需要發送的數據。

3、創建DatagramPacket對象，用來對發送的數據進行打包，需要指定發送內容、發送多少、發送到哪里和接收方的端口號四個參數。

4、調用DatagramSocket對象的send()方法發送數據。

5、記得關閉流。

接收方：

1、創建DatagramSocket對象，指定接收方的端口號，這個必須指定。

2、創建一個byte類型數組，用來接收發送方發送過來的數據。

3、創建DatagramPacket對象，準備接收數據。

4、調用DatagramSocket對象的receive()方法用于接收數據。

5、使用String類的構造方法將byte類型的數組中的數據轉化成String類型并顯示。

6、記得關閉流。

實例：

發送方發送信息，接收方接收信息，并顯示。

Sender類（發送方）：

packagecn.tkrnet.Sender; importjava.io.IOException; importjava.net.*; publicclassSender{ publicstaticvoidmain(String[]args)throwsIOException{ //創建接受或發送的數據報套接字，并指定發送方的端口號為7770 DatagramSocketds=newDatagramSocket(7770);//端口號也可以不指定 System.out.println("---發送方---"); //創建數據報對象，用來發送數據 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);//發送數據報 System.out.println("數據已發送"); //關閉流 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---"); //創建數據報套接字對象，指定的端口號要和發送方發送數據的端口號相同 //（不是發送方的端口號7770，是發送方發送數據的端口號7788） DatagramSocketds=newDatagramSocket(7788); //創建接收數據報的對象 byte[]b=newbyte[1024]; DatagramPacketdp=newDatagramPacket(b,b.length); //接收數據 ds.receive(dp); System.out.println(newString(b,0,dp.getLength())); //關閉流 ds.close(); } } 提示：在運行程序時，先運行發送方程序，還是先運行接收方程序都不會報錯，但是有可能會出現數據丟包，一般我們都先運行接收方的程序代碼，再運行發送方的程序代碼。 Receiver類（接收方）運行結果：

---接收方--- Sender類（發送方）運行結果：

---發送方--- 數據已發送 Sender類（發送方）運行后，Receiver類（接收方）接收到信息，運行結果：

---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，發送方才能發送數據到指定端口號7788，接收方才能接收數據。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