java网络编程技术课程设计.doc

TCP网络通信程序设计与实现 摘要： 目前,基于TCP/IP协议的网络得到了普及和飞速的发展,Windows下的网络程序越来越 显得重要。利用TCP/IP协议提供的编程接口———Socket(套接字)可以开发出TCP/IP应用程 序。正确的使用WindowsSocket,就可使得不同地址下的进程得以在Windows环境下顺利进 行各种网络通信,因此研究WinSock更有意义。而基于TCP/IP协议网络环境下的应用程序 是通过客户机/服务器(C/S)作用方式模式在网络(应用)编程界面实现的。本次实验采用 java语言设计一个基于C/S模式的TCP网络通讯程序。实现客户端与服务器端之间的数据 传输。 关键词：TCP/IP 网络通信 java C/S（client/server）模式 1引言 计算机网络通信是以计算机为信息接收终端,融合了计算机网络技术的通信方式。计 算机网络通信顺畅的重要保障就是网络建设。同时,网络建设也是计算机应用普及的基本 条件,是推动经济社会发展的根本。因此，了解计算机网络知识及网络编程技巧对于IT技 术人员是必备技术之一。 2 基础理论和技术 2.1网络基础知识 网络上的计算机要互相通信，必须遵循一定的协议。目前使用最广泛的网络协议是I nternet上所使用的TCP/IP协议。 在TCP/IP协议中IP层主要负责网络主机的定位，数据传输的路由，由IP地址可以唯一地 确定Internet上的一台主机。而TCP层则提供面向应用的可靠的或非可靠的数据传输机制 ，这是网络编程的主要对象，一般不需要关心IP层是如何处理数据的。 网络编程主要解决两大问题：(1)如何准确的定位网络上一台或多台主机 (2)找到主机后如何可靠高效的进行数据传输。 目前较流行的网络编程模型是客户机/服务器（C/S）结构。即通信双方一方作为服务 器等待客户提出请求并予以响应。客户则在需要服务时向服务器提出申请。服务器一般 作为守护进程始终运行，监听网络端口，一旦有客户请求，就会启动一个服务进程来响 应该客户，同时自己继续监听服务端口，使后来的客户也能及时得到服务。 IP地址：标识计算机等网络设备的网络地址，由四个8位的二进制数组成，中间以小数点 分隔。 比如166.111.136.3 , 166.111.52.80 主机名(hostname)：网络地址的助记名，按照域名进行分级管理。 端口号(port number)：网络通信时同一机器上的不同进程的标识。 服务类型(service)：网络的各种服务。 　 在Internet上IP地址和主机名是一一对应的，通过域名解析可以由主机名得到机器的IP ，由于机器名更接近自然语言,容易记忆，所以使用比IP地址广泛，但是对机器而言只有 IP地址才是有效的标识符。 光用主机名或IP地址来标识这么多个进程显然是不够的,只有通过主机名或IP地址和端口 号的组合才能唯一的确定网络通讯中的对象：进程。服务类型是那些已经被TCP/IP协议 标准化的在TCP应用层上的应用，一般都是网络服务器（软件）。可以编写自己的基于网 络的服务器,但都不能被称作标准的服务类型。 两类传输协议：TCP/UDP 在TCP/IP的传输层同时存在TCP和UDP两个协议。 TCP(Tranfer Control Protocol): 一种面向连接(可靠)的传输控制协议。通过TCP协议传输，得到的是一个顺序、无差错的 数据流。发送方和接收方成对的两个socket之间必须建立连接，以便在TCP协议的基础上 进行通信，当一个socket（通常都是server socket）等待建立连接时，另一个socket可以要求进行连接，一旦这两个socket连接起 来，它们就可以进行双向数据传输，双方都可以进行发送或接收操作。 UDP(User Datagram Protocol): 一种无连接(不可靠)的用户数据报协议，每个数据报都是一个独立的信息，包括完整的 源地址或目的地址，它在网络上以任何可能的路径传往目的地，因此能否到达目的地， 到达目的地的时间以及内容的正确性都是不能被保证的。 比较TCP\Datagram: TCP——可靠，传输大小无限制，但是需要连接建立时间，差错控制开销大。 UDP——不可靠，差错控制开销较小，传输大小限制在64K以下，不需要建立连接。 TCP虽然有诸多优点,但是也有缺点:TCP传输的效率不如UDP高,对数据内容正确性的检验 要占用计算机处理时间和网络带宽,此外在许多应用中并不需要保证严格的传输可靠性， 比如视频会议系统,这种情况下显然使用UDP会更合理一些。 2.2 java网络编程技术 Java语言是在网络环境下诞生的，所以Java语言虽然不能说是对于网络编程的支持最好 的语言，但是必须说是一种对于网络编程提供良好支持的 Java网络编程技术是构建现代应用程序的关键部分，尤其是在TCP/IP协议栈上进行通信的场景。本课程设计关注于TCP网络通信程序的设计与实现，利用Java语言的网络编程接口，特别是Socket类，来创建C/S（客户端/服务器）模式的应用程序。 TCP/IP协议是互联网的基础，它由网络接口层、网络层、传输层和应用层组成。网络层的IP协议负责主机定位和数据路由，而传输层的TCP协议提供了面向连接、可靠的数据传输服务。TCP通过建立连接、确认机制和重传策略确保数据无损且有序地传递，适合需要高可靠性的应用，如文件传输、网页浏览等。 网络编程的核心任务是定位网络主机和进行高效的数据传输。IP地址是一个32位的二进制值，通常以四组八位的十进制数表示，如166.111.136.3。主机名是便于人类记忆的字符串，通过DNS（域名系统）解析为IP地址。端口号是区分同一主机上不同进程的标识，范围是0到65535，其中0到1023为预留的知名端口，对应特定的服务类型。 C/S架构是网络编程的常见模型，服务器端持续监听特定端口，等待客户端发起连接请求。当连接建立后，双方可以通过Socket进行双向通信。Java的Socket类提供了实现TCP连接的API，允许开发者创建客户端和服务器端的Socket实例，进行数据交换。 TCP和UDP是传输层的两种协议。TCP提供面向连接、可靠的服务，具有较高的数据完整性，但因为握手和确认过程，效率相对较低。UDP则是无连接、不可靠的协议，不保证数据包的顺序和到达，适用于实时性要求高的应用，如在线游戏、视频会议等。UDP的传输速度更快，但可能丢失数据或出现乱序。 在Java中，`java.net.Socket`和`java.net.ServerSocket`类用于实现TCP通信，`java.net.DatagramSocket`和`java.net.DatagramPacket`则用于UDP通信。开发者需要根据应用需求选择合适的协议，并利用Java提供的网络编程接口来实现通信逻辑。 本课程设计的实践部分将使用Java语言构建一个基于TCP的C/S网络通信程序，实现客户端和服务器端的数据传输。学生将学习如何创建Socket连接，读写数据，处理异常，以及关闭连接。这个项目有助于深入理解TCP/IP协议的工作原理，掌握Java网络编程的基本技能，为今后的网络应用开发打下坚实基础。