第1章 網(wǎng)絡程序設計

第1章網(wǎng)絡程序設計1頁主要內(nèi)容選擇JAVA語言網(wǎng)絡常識網(wǎng)絡程序設計簡介網(wǎng)絡程序設計技術Java支持的網(wǎng)絡程序設計移動網(wǎng)絡Java安全性常識本章小結實踐檢驗2頁1-1選擇JAVA語言互聯(lián)網(wǎng)在世界上蓬勃發(fā)展，Sun公司發(fā)現(xiàn)Oak語言所具有的跨平臺、面向對象、安全性高等特點非常符合互聯(lián)網(wǎng)的需要，于是改進了該語言的設計，造就了一代成功的編程語言。3頁1-2網(wǎng)絡常識網(wǎng)絡體系結構協(xié)議OSI參考模型命名與路由Internet地址4頁1-2-1網(wǎng)絡體系結構網(wǎng)絡中的設備既可以在同一個房間內(nèi)，又可以分布于整幢大樓。或者通過電話線、微波等類似設備，分布于更遠的距離。通過使用一些遠距離介質(zhì)，網(wǎng)絡甚至可以分布于整個世界。5頁1-2-2協(xié)議“協(xié)議”通常是指兩個或更多的計算機之間，為交換信息所必須遵循的一組規(guī)則。它描述了計算機發(fā)送信息所應具有的格式，以及對收到的信息應作出何種響應。正是有了協(xié)議的存在，使得開發(fā)人員能夠使用不同的程序設計語言，以不同的數(shù)據(jù)結構和命令代碼，獨立地開發(fā)和實現(xiàn)分布式應用程序的不同部分。6頁1-2-3OSI參考模型OSI協(xié)議層7頁1-2-3OSI參考模型應用層這一層負責發(fā)送數(shù)據(jù)給用戶。它主要定義了一個到服務的接口。此層協(xié)議有：文件傳輸協(xié)議（FTP）、遠程登錄（Telnet）和簡單郵件傳輸協(xié)議（SMTP）。表示層實現(xiàn)此層的協(xié)議負責在網(wǎng)絡的表示層傳輸數(shù)據(jù)，它獨立于底層的平臺。如果要進行加密，將在此層完成。此層的協(xié)議有：XDR和ASN.1。會話層此層負責在兩個進程間建立通信，以及進行錯誤恢復。需要注意的是，在無連接通信時，不需要此層。傳輸層在這一層，信息被編址到通信端口。此層既可以用于無連接的情況（如UDP），又可以用于面向連接的情況（TCP），這一點將在第2章進一步介紹。網(wǎng)絡層兩臺計算機將在此層進行數(shù)據(jù)包的傳遞。這一層也負責進行路由（廣域網(wǎng)中如此，局域網(wǎng)中不需路由）。此層協(xié)議有：IP和X.25。數(shù)據(jù)鏈路層此層負責兩臺計算機間包的容錯傳輸。物理層此層包括驅動網(wǎng)絡的線路及硬件等。8頁1-2-4命名與路由當一臺主機要向/從處于同一個網(wǎng)絡或不同網(wǎng)絡中的另一臺主機發(fā)送/接收包時就要用到IP地址。如果該主機向處于同一個網(wǎng)絡中的主機發(fā)送包，那么只要用主機標識符來定位即可；如果該主機向處于不同網(wǎng)絡中的另一臺主機發(fā)送包，則要用主機標識符和網(wǎng)絡標識符來定位此外部主機。這個定位網(wǎng)絡和主機并發(fā)送包給它們的過程就叫做路由（Routing）。在網(wǎng)絡中，一個路由器包含了一個IP層，來實現(xiàn)路徑的選擇，以及發(fā)送包到它們的目的地。當數(shù)據(jù)被路由后，它在網(wǎng)絡的傳輸過程中有可能丟失，所以底層的協(xié)議應該能夠保證數(shù)據(jù)起始點到目的地的正確傳遞。9頁1-2-5Internet地址Internet地址分為5類，分別是A、B、C、D和E。每類地址各不相同，各自適應不同大小組織的需要。例如，A類地址用于超過65、536臺主機的大型網(wǎng)絡，B類地址用于超過256臺但少于65536臺主機的中等規(guī)模的網(wǎng)絡，C類地址用于最多256臺主機的網(wǎng)絡。D類地址被用于在一些Internet主機間進行多點傳遞，其范圍為～55。E類地址被預留，以便將來使用，其范圍為～55。10頁A類地址11頁1-3網(wǎng)絡程序設計簡介

IP以兩種形式存在著：DNS（域名服務）形式。此外，IP地址在內(nèi)部都表達成一個由32個二進制位（bit）構成的數(shù)字，所以IP地址的每一組數(shù)字都不能超過255。12頁1-3網(wǎng)絡程序設計簡介該程序只在Windows95中進行了測試，但大家可以依次進入自己的“開始”、“設置”、“控制面板”、“網(wǎng)絡”，然后進入“標識”選項卡。其中，“計算機名稱”就是應在命令行中輸入的內(nèi)容。13頁1-3網(wǎng)絡程序設計簡介//:WhoAmI.java//Findsoutyournetworkaddresswhenyou're//connectedtotheInternet.packagec15;import.*;publicclassWhoAmI{publicstaticvoidmain(String[]args)throwsException{if(args.length!=1){System.err.println("Usage:WhoAmIMachineName");System.exit(1);}InetAddressa=InetAddress.getByName(args[0]);System.out.println(a);}}///:~14頁1-4網(wǎng)絡程序設計技術SocketRPC網(wǎng)絡程序設計特性15頁1-4-1Socket信息在一個進程的Socket和另一個進程的Socket間，以報文傳輸?shù)男问竭M行交換。在發(fā)送端Socket，報文以隊列的形式等待，直到網(wǎng)絡協(xié)議傳輸它們。當報文到達后，它們又在接收端的Socket排隊，等待接收進程以一定的系統(tǒng)調(diào)用來接收它們。在客戶/服務器模式下，服務器是監(jiān)聽請求的進程，客戶是發(fā)送請求的進程。一旦服務器進程接收到了請求，它就試圖去處理該請求，并且將輸出發(fā)送給客戶。16頁1-4-2RPCRPC（遠程過程調(diào)用）誕生于20世紀70年代，它將計算機間的通信，看作是一個計算機調(diào)用另一個計算機的過程。在RPC方式中，所有報文都通過網(wǎng)絡傳遞，每一個既可能請求，也可能應答一個過程的動作。17頁基于RPC的客戶/服務器計算示例18頁1-4-3網(wǎng)絡程序設計特性多用戶應用程序電子郵件（E–mail）是多用戶應用程序的一個很好的例子。通過互聯(lián)的單機系統(tǒng)，分布式計算使這樣的應用程序成為可能。資源共享分布式計算使一個組織能夠更好地利用物理資源。例如，辦公人員可以共用一臺價格昂貴的彩色打印機?？缮壭杂捎诜植际较到y(tǒng)由許多組件構建而成，而且很有可能根據(jù)需要增加更多的組件，所以要具有可升級性。分布式系統(tǒng)可能要用于解決各種大小問題，所以要有隨問題大小變化的能力。有效性在不同環(huán)境下，多平臺能夠得以應用，以解決每一個計算機的問題。容錯性和實用性分布式應用程序的各組件，被配置為能夠解決大多數(shù)的錯誤類型。透明性這個系統(tǒng)感覺上應為一個整體，而不是一系列獨立組件的集合。這樣，本地和遠程對象可以使用同樣的操作進行訪問，而不需要知道它們的位置。19頁1-5Java支持的網(wǎng)絡程序設計20頁1-5Java支持的網(wǎng)絡程序設計Socket通過Socket通信，Java支持面向連接（TCP）和無連接（UDP）的協(xié)議。在本書的第一部分，將介紹任何使用Socket編寫的分布式應用程序。RMI遠程方法調(diào)用（RMI）允許程序編寫分布式應用程序，在這個分布式應用程序中，遠程Java對象的方法可以被運行于網(wǎng)絡中不同主機上的Java虛擬機所調(diào)用。在這種模式下，參與通信的所有分布的對象必須用Java語言實現(xiàn)。如果它們以其他語言實現(xiàn)的話，Java對象就無法與網(wǎng)絡上的其他對象進行通信。本書第二部分將討論RMI，以及任何使用它去開發(fā)分布式應用程序。有關RMI的更多信息，請瀏覽/products/jdk/rmi。JavaIDLJavaIDL讓程序員能夠用接口定義語言（IDL）定義遠程接口（IDL是OMG組織定義的工業(yè)標準）。一旦程序員使用IDL定義了遠程接口，那就可以使用特定的編譯器編譯該定義，以產(chǎn)生Java接口定義、客戶樁（stub）和服務器構架（skeleton）。JavaIDL允許一個Java客戶透明地調(diào)用駐留在遠程服務器上的IDL對象，并且允許介紹CORBA，以及如何使用VisiBrokerforJava——一個完整的CORBA實現(xiàn)——開發(fā)分布式應用程序。有關JavaIDL的更多信息，請瀏覽/products/jdk/idl。21頁1-5Java支持的網(wǎng)絡程序設計JavaSpacesJavaSpaces是一種嘗試，它想要幫助分布式應用程序開發(fā)者，以方便簡單、快速的統(tǒng)一機制，去共享、協(xié)調(diào)、傳送網(wǎng)絡中分布的資源、服務和對象。JavaSpaces有它自己的私有元組空間（tuplespaces），其建立于著名的Linda原型的元組空間之上。這一原型最初是為并行處理系統(tǒng)開發(fā)的，作為一個全球通信的緩沖。有關JavaSpaces的更多信息，請瀏覽/products/javaspaces。JiniJini是SunMicrosystems的一個R＆D項目，它擴展了Java的能力，使Java能夠支持更為廣泛的網(wǎng)絡設備。Sun設想使Jini成為一個系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中，人們使用網(wǎng)絡設備和服務，就像使用今天的電話一樣簡單。有關Jini的更多信息，請瀏覽/software/jini。JavaPCJavaPC是一個軟件系統(tǒng)，它提供了一個簡單而又靈活的移植路徑到Java平臺和網(wǎng)絡計算。JavaPC允許公司企業(yè)在運行MS-DOS和Windows3.x的PC上配置使用Java應用程序22頁1-6移動網(wǎng)絡當一個程序開始通過網(wǎng)絡運行時，在網(wǎng)絡和程序之間就產(chǎn)生一種新的關系。網(wǎng)絡移動（NetworkMobile）代碼確保最終用戶有必要的軟件查看和使用通過網(wǎng)絡發(fā)送的數(shù)據(jù)變得容易。移動代理（MobileAgent），是網(wǎng)絡程序設計的一種改進方法。由于網(wǎng)絡的可靠性不是很重要，所以它們是非常有吸引力的。Java支持網(wǎng)絡移動開始于平臺獨立性和安全性兩方面。Java的這兩項功能使網(wǎng)絡移動步入使用階段。平臺獨立性使開發(fā)一個網(wǎng)絡應用程序更為容易，因為開發(fā)人員不再需要為不同的平臺開發(fā)不同版本的程序。Java的安全性則使得用戶從不可靠的資源下載文件時更為有信心。23頁1-7Java安全性常識Java的安全模式包括3層：Java語言本身。Java編譯器和run-time（運行時）系統(tǒng)。SecurityManager類。24頁1-7Java安全性常識

Java編譯器和run-time系統(tǒng)安全層提供了必要的功能，以確保Java系統(tǒng)不會因無效代碼而崩潰。它提供了一個簡單的、由以下3個子層所組成的安全的運行環(huán)境：Java字節(jié)代碼解釋器和類格式校驗。一個在運行時動態(tài)裝載和檢查庫的機制。自動的垃圾回收機制。25頁1-7Java安全性常識26頁1-8本章小結在網(wǎng)絡通信中，Java不僅提供了面向連接和無連接數(shù)據(jù)報的底層通信，而且還提供了高層服務，如E-mail和WWW服務等。通過Java提供的網(wǎng)絡功能，可以以流的方式來進行網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的傳輸，而且不需要關注連網(wǎng)的細節(jié)問題。在因特網(wǎng)上，已經(jīng)開發(fā)了許多服務，如WWW瀏覽、E-mail等，而Java也提供了相應的擴展組件，如對于E-mail應用，Java提供了JavaMailAPI，使用時只需要調(diào)用其提供的方法就可以完成如發(fā)送郵件的操作。Java對數(shù)據(jù)報的支持與它對TCP套接字的支持大致相同，使用DatagramSocket類來表示無連接的Socket，接收和發(fā)送數(shù)據(jù)報。接收和要發(fā)送的數(shù)據(jù)報內(nèi)容保存在DatagramPacket對象中。