TCP和UDP並實現socket的簡單通訊
http://www.cnblogs.com/IPrograming/archive/2012/10/15/CSharp_Socket_4.html
http://www.cnblogs.com/dolphinX/p/3460545.html
一、TCP和UDP的區別和聯絡
1.五層協議體系結構和OSI七層的體系結構
2.五層協議體系結構
2.1應用層(超文字傳輸協議)(檔案傳輸)(遠端登入)(網路管理)(域名系統)HTTP/TFTP/TELNET/SNMP/DNS
如何通過應用程序間的互動來完成特定網路應用,是應用程序間的通訊和互動規則。
2.2運輸層
負責向兩臺主機之間提供通用的資料傳輸服務,應用層利用這一層的傳輸服務,傳輸應用層的報文。
2.3網路層(Internet協議)(控制資訊協議)(地址/反地址解析協議)IP/ICMP/ARP/RARP
負責為分組交換網上的不同主機提供通訊服務。把運輸層產生的報文段和使用者資料報,封裝成分組和包的形式進行傳送。
另外,使源主機運輸層所傳下來的分組,能夠通過網路中路由器找到合適的分組。
2.4資料鏈路層
鏈路是指節點間的連線,它主要把網路層交下來的分組和包或者是IP資料報封裝成幀,在節點之間進行傳播。
2.5物理層
提供物理媒體,傳輸bit流。
3.運輸層中的UDP和TCP和Socket
3.1TCP
①三次握手
1.主機A通過向主機B傳送一個含有同步序列號的標誌位的資料段給主機B,向主機B請求簡歷連線,通過這個資料段,
主機A告訴主機B兩件事:我要和你通訊;你可以用哪個序列號作為起始資料段來回應我。
2.主機B收到主機A的請求後,有一個帶有去人應答(ACK)和同步序列號(SYN)標誌
位的資料段響應主機A,也告訴主機A兩件事:我已經收到你的請求了,你可以傳輸資料了;你要用哪個序列號作為起始資料段來回應我
3.主機A收到這個資料段後,再發送一個確認應答,確認已收到主機B的資料段;並開始傳輸實際資料。
②三次握手的特點
沒有應用層的資料,SYN這個標誌位只有在TCP建立連線時才會被置1,握手完成後SYN標誌位被職位0;
③四次揮手
1.當主機A完成資料傳輸後,將控制位FIN置1,提出停止TCP連線請求
2.主機B收到FIN後對其作出響應,確認這一方向的TCP連線將關閉,將ACK置1
3.由B端在提出反方向的關閉請求,將FIN置1(關閉A端,否則處於半關閉狀態)
4.主機A對主機B的請求進行確認,將ACK置1,雙方向的連線關閉。
④刷一波,這些標識們
名詞解釋
ACK TCP報頭的控制位之一,對資料進行確認.確認由目的端發出,用它來告訴傳送端這個序列號之前的資料段
都收到了.比如,確認號為X,則表示前X-1個數據段都收到了,只有當ACK=1時,確認號才有效,當ACK=0時,確認號無效,這時 會要求重傳資料,保證資料的完整性.
SYN 同步序列號,TCP建立連線時將這個位置1
FIN 傳送端完成傳送任務位,當TCP完成資料傳輸需要斷開時,提出斷開連線的一方將這位置1
TCP的包頭結構:
源埠 16位
目標埠 16位
序列號 32位
迴應序號 32位
TCP頭長度 4位
reserved 6位
控制程式碼 6位
視窗大小 16位
偏移量 16位
校驗和 16位
選項 32位(可選)
這樣我們得出了TCP包頭的最小長度,為20位元組。
- 訊息確認(Message Acknowledgement):當接收端TCP成功接收到TCP報文段之後,會在一個短暫的時間間隔內(並不是在成功接收到報文的那一刻),向傳送端傳送一個表明該報文段已經被成功接收確認訊息(Acknowledgement);
- 超時重傳:發 送端具有一個儲存報文段的緩衝區(Buffer),我們一般稱為傳送端視窗(Sender Window),用於存放已經發送但是尚未接受到確認的報文段。如果接收到確認,會將相應的報文段從傳送端視窗中移除。如果在一定的超時時限內沒有接收到 確認訊息,會認為相應的報文段傳送失敗,此時傳送端TCP會從傳送端視窗中提取相應的報文段進行重新發送。
3.2UDP
(1) UDP是一個非連線的協議,傳輸資料之前源端和終端不建立連線,當它想傳送時就簡單地去抓取來自應用程式的資料,並儘可能快地把它扔到網路上。在傳送端,UDP傳送資料的速度僅僅是受應用程式生成資料的速度、計算機的能力和傳輸頻寬的限制;在接收端,UDP把每個訊息段放在佇列中,應用程式每次從佇列中讀一個訊息段。
(2) 由於傳輸資料不建立連線,因此也就不需要維護連線狀態,包括收發狀態等,因此一臺服務機可同時向多個客戶機傳輸相同的訊息。
(3) UDP資訊包的標題很短,只有8個位元組,相對於TCP的20個位元組資訊包的額外開銷很小。
(4) 吞吐量不受擁擠控制演算法的調節,只受應用軟體生成資料的速率、傳輸頻寬、源端和終端主機效能的限制。
(5)UDP使用盡最大努力交付,即不保證可靠交付,因此主機不需要維持複雜的連結狀態表(這裡面有許多引數)。
(6)UDP是面向報文的。傳送方的UDP對應用程式交下來的報文,在新增首部後就向下交付給IP層。既不拆分,也不合並,而是保留這些報文的邊界,因此,應用程式需要選擇合適的報文大小。
我們經常使用“ping”命令來測試兩臺主機之間TCP/IP通訊是否正常,其實“ping”命令的原理就是向對方主機發送UDP資料包,然後對方主機確認收到資料包,如果資料包是否到達的訊息及時反饋回來,那麼網路就是通的。
UDP的包頭結構:
源埠 16位
目的埠 16位
長度 16位
校驗和 16位
UDP,並不嘗試對IP層產生的錯誤進行修復,它僅僅簡單的擴充套件了IP協議“盡力而為best effort"的資料報服務,使得資料能在應用程式之間工作,而不是在主機之間工作。因此,使用了UDP協議的應用程式必須為處理報文丟失,順序混亂等問題做好準備。
UDP協議會用自己的分組結構封裝使用者訊息,它只增加了4個欄位:源埠、目標埠、分組長度和校驗和。這樣,當IP把分組送達目標主機時,該主機能夠拆開UDP分組,根據目標埠找到目標應用程式,然後再把訊息傳送過去。說到底,UDP僅僅是在IP層之上通過嵌入應用程式的源埠和目標埠,提供了一個“應用程式多路複用”機制。明白了這一點,就可以總結一下UDP的無服務是怎麼回事了。
3.3UDP和TCP的區別
①基於連線與無連線(是指傳輸資料之前)
②對系統資源的要求(TCP較多,UDP較少)
③UDP程式結構較簡單,首部開銷只有8個位元組,而TCP有20個位元組。
④流模式與資料報模式,UDP沒有擁塞控制,UDP中當網路發生擁塞不會使源主機的速率降低,
多用於實時應用中,如IP電話,實時視訊會議等。
⑤TCP保證資料正確性,UDP可能丟包,TCP保證資料順序,UDP不保證。
⑥每一條TCP連線只能是點到點的;UDP支援一對一,一對多,多對一和多對多的互動通訊。
⑦TCP的邏輯通訊通道是全雙工的可靠通道,UDP則是不可靠通道。
⑧TCP多用於傳輸少量資料,UDP多用於傳輸少量資料
3.4Socket
① Socket:只是一個抽象層。用來表示程式已經加入到網路中。
http://www.cnblogs.com/lwzz/archive/2011/07/03/2096651.html
指一旦一個程式中有了一個Socket例項物件,那麼這個程式就被加到了網路中,可以和網路中的其他應用程式進行通訊。
現在來關注Socket是抽象層這段話。既然Socket是抽象的,那麼它肯定有很多不同具體的實現,比如說TCP
為基礎的TCPSocket和一UDP為基礎的UDPSocket。
②TCPSocket
1.用到了
執行緒工具類
View Code
服務端
import java.io.IOException; import java.net.InetAddress; import java.net.ServerSocket; import java.net.Socket; public class Server { public static void main(String[] args){ //建立一個伺服器端的Socket,即ServerSocket,繫結需要監聽的埠 try { ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888); Socket socket = null; //記錄連線過伺服器端客戶端數量 int count = 0; System.out.println("服務期即將啟動,等待客戶端的連線"); while(true){//迴圈監聽新的客戶端的連線 //呼叫accept()方法監聽,等待客戶端的連線以獲取Socket例項 socket = serverSocket.accept(); //建立新執行緒 Thread thread = new Thread(new ServerThread(socket)); thread.start(); count++; System.out.println("伺服器端被連線過的次數:"+count); InetAddress address = socket.getInetAddress(); System.out.println("當前客戶端IP為:"+address.getHostAddress()); } //伺服器端的連線不用關閉。 } catch (IOException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } }
客戶端
import java.io.BufferedReader; import java.io.IOException; import java.io.InputStream; import java.io.InputStreamReader; import java.io.OutputStream; import java.io.PrintWriter; import java.net.Socket; import java.net.UnknownHostException; public class Client1 { public static void main(String[] args) { try{ Socket socket = new Socket("localhost",8888); OutputStream os = socket.getOutputStream(); PrintWriter pw = new PrintWriter(os); pw.write("使用者名稱:jinxueling;密碼:123"); pw.flush(); socket.shutdownOutput(); InputStream is = socket.getInputStream(); InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is,"UTF-8"); BufferedReader br = new BufferedReader(isr); String data = null; while((data = br.readLine())!=null){ System.out.println("我是客戶端,伺服器端響應的資料為:"+data); } socket.close(); }catch (UnknownHostException e) { e.printStackTrace(); }catch(IOException e){ e.printStackTrace(); } } }
③UDPSocket
執行緒工具類
package UDPSocket; import java.net.DatagramPacket; import java.net.DatagramSocket; import java.net.InetAddress; public class UDPThread implements Runnable{ DatagramSocket socket = null; DatagramPacket packet = null; public UDPThread(DatagramSocket socket,DatagramPacket packet){ this.socket = socket; this.packet = packet; } @Override public void run() { String info = null; InetAddress address = null; int port = 8800; byte[] data2 = null; DatagramPacket packet2 = null; try{ //列印當前請求socket客戶端的請求資料和資訊。 info = new String(packet.getData(),0,packet.getLength()); System.out.println("我是伺服器,客戶端說:"+info); //封裝資料包,響應給當前socket例項的客戶端 address = packet.getAddress(); port = packet.getPort(); data2 = "我在響應你".getBytes(); packet2 = new DatagramPacket(data2, data2.length,address,port); socket.send(packet2); }catch(Exception e){ e.printStackTrace(); } } }
服務端
package UDPSocket; import java.io.IOException; import java.net.DatagramPacket; import java.net.DatagramSocket; import java.net.InetAddress; import java.net.SocketException; public class UDPServer { public static void main(String[] args) throws IOException { try { //建立指定埠的DatagramSocket DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8800); //宣告資料報 DatagramPacket packet = null; //宣告位元組陣列 byte[] data = null; //伺服器響應的連線計數 int count = 0; System.out.println("伺服器啟動,等待發送資料"); //等待客戶端連線 while(true){ //初始化位元組陣列容量,指定接收的資料包的大小 data = new byte[1024]; //初始化資料包 packet = new DatagramPacket(data,data.length); //等待接收來自服務端的資料包 socket.receive(packet); //到達這一步,socket.receive方法停止阻塞了,說明有客戶端在請求了 //給該客戶端建立一個獨立的執行緒,並根據接收到的包,給予響應。 Thread thread = new Thread(new UDPThread(socket,packet)); thread.start(); count++; System.out.println("伺服器端被連線過的次數:"+count); //列印當前的客戶端socket的ip InetAddress address = packet.getAddress(); System.out.println("當前客戶端的IP為:"+address.getHostAddress()); } } catch (SocketException e) { e.printStackTrace(); } } }
客戶端
package UDPSocket; import java.io.IOException; import java.net.DatagramPacket; import java.net.DatagramSocket; import java.net.InetAddress; public class UDPClient { public static void main(String[] args) throws IOException { //定義伺服器的地址,埠號,資料 InetAddress address = InetAddress.getByName("localhost"); int port = 8800; byte[] data = "使用者名稱:admin;密碼:123".getBytes(); //建立資料報 DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data,data.length,address,port); //建立DatagramSocket,實現資料傳送和接收 DatagramSocket socket = new DatagramSocket(); //向伺服器傳送資料報 socket.send(packet); //接收伺服器 響應資料 byte[] data2 = new byte[1024]; DatagramPacket packet2 = new DatagramPacket(data2,data2.length); socket.receive(packet2); String info = new String(data2,0,packet2.getLength()); System.out.println("我是客戶端,伺服器說:"+info); socket.close(); } }