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网络基础

通过互联网进行通信的计算机使用传输控制协议（TCP）或用户数据报协议（UDP）进行通信，如下图所示：

当您编写通过网络进行通信的Java程序时，您是在应用层编程。通常情况下，您不需要关注TCP和UDP层。相反，您可以使用java.net包中的类。这些类提供了与系统无关的网络通信。然而，为了决定您的程序应该使用哪些Java类，您确实需要了解TCP和UDP的区别。

TCP

当两个应用程序希望可靠地相互通信时，它们建立一个连接并在该连接上来回发送数据。这类似于打电话。如果您想与肯塔基州的Beatrice阿姨通话，当您拨打她的电话号码并她接听时，就建立了一次连接。通过电话线，您可以在连接上相互交流。与电话公司类似，TCP保证从连接的一端发送的数据实际上到达另一端，并且以发送时的相同顺序。否则，会报告错误。

TCP为需要可靠通信的应用程序提供了一种点对点的通道。超文本传输协议（HTTP）、文件传输协议（FTP）和Telnet都是需要可靠通信通道的应用程序的示例。数据在网络上传输的顺序对于这些应用程序的成功至关重要。当使用HTTP读取URL时，数据必须按照发送时的顺序接收。否则，您将得到一个错乱的HTML文件、损坏的zip文件或其他无效的信息。

UDP

UDP协议提供了两个应用程序之间不保证的通信。UDP不像TCP那样基于连接。相反，它从一个应用程序发送独立的数据包，称为数据报，到另一个应用程序。发送数据报类似于通过邮政服务发送信件：交付顺序并不重要，也不能保证，每个消息都独立于其他消息。

对于许多应用程序，可靠性的保证对于信息从连接的一端传输到另一端的成功至关重要。然而，其他形式的通信不需要如此严格的标准。实际上，它们可能会被额外的开销或可靠连接的无效性所拖慢。

举个例子，考虑一个时钟服务器，当被请求时向其客户端发送当前时间。如果客户端丢失了一个数据包，重新发送它其实是没有意义的，因为当客户端第二次接收到它时，时间将是不正确的。如果客户端发出两个请求并接收到服务器发送的数据包顺序不对，其实并没有关系，因为客户端可以确定数据包的顺序不对，并再次发出请求。在这种情况下，TCP的可靠性是不必要的，因为它会导致性能下降，并可能影响服务的实用性。

另一个不需要可靠通道保证的服务的例子是ping命令。ping命令的目的是测试网络上两个程序之间的通信。事实上，ping需要知道丢失或顺序错乱的数据包，以确定连接的好坏。可靠的通道将完全无效化这个服务。

UDP协议提供了在网络上两个应用程序之间不保证通信的方式。UDP不像TCP那样是基于连接的。相反，它从一个应用程序发送独立的数据包到另一个应用程序。发送数据报就像通过邮政服务发送信件一样：传递的顺序并不重要，也不保证，每个消息都是独立的。

理解端口

一般来说，计算机通过单个物理连接与网络相连。所有针对特定计算机的数据都通过该连接到达。但是，这些数据可能是针对计算机上运行的不同应用程序的。那么计算机如何知道将数据转发给哪个应用程序呢？通过使用端口。

通过互联网传输的数据附带有标识计算机和目标端口的寻址信息。计算机通过其32位IP地址进行标识，IP使用此地址将数据传递到网络上正确的计算机。端口由16位数字进行标识，TCP和UDP使用它将数据传递到正确的应用程序。

在基于连接的通信中，例如TCP，服务器应用程序将套接字绑定到特定的端口号。这样做的效果是将服务器注册到系统中，以接收所有针对该端口的数据。然后客户端可以在服务器的端口与服务器会合，如下图所示：

在基于数据报的通信中，如UDP，数据报包含其目标端口号，并且UDP将数据包路由到适当的应用程序，如下图所示：

端口号的范围是从0到65,535，因为端口由16位数字表示。从0到1023的端口是受限制的，它们被保留供HTTP、FTP和其他系统服务等众所周知的服务使用。这些端口被称为众所周知的端口。您的应用程序不应尝试绑定到它们。

JDK中的网络类

通过java.net中的类，Java程序可以使用TCP或UDP在Internet上进行通信。 URL，URLConnection，Socket和ServerSocket类都使用TCP在网络上进行通信。 DatagramPacket，DatagramSocket和MulticastSocket类用于UDP。