【计算机网络】关于三种网络通信模式以及java中三种通信方式的实现介绍

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【计算机网络】关于三种网络通信模式以及java中三种通信方式的实现介绍

2024-10-26 02:37:02 209人阅读

当前的网络中有三种通讯模式：单播、广播、组播(多播)，其中的组播出现时间最晚但同时具备单播和广播的优点，最具有发展前景。

一、单播：

主机之间“一对一”的通讯模式，网络中的交换机和路由器对数据只进行转发不进行复制。如果10个客户机需要相同的数据，则服务器需要逐一传送，重复10次相同的工作。但由于其能够针对每个客户的及时响应，所以现在的网页浏览全部都是采用IP单播协议。网络中的路由器和交换机根据其目标地址选择传输路径，将IP单播数据传送到其指定的目的地。
单播的优点：

1. 服务器及时响应客户机的请求

2. 服务器针对每个客户不通的请求发送不通的数据，容易实现个性化服务。

单播的缺点：

1. 服务器针对每个客户机发送数据流，服务器流量＝客户机数量×客户机流量；在客户数量大、每个客户机流量大的流媒体应用中服务器不堪重负。

2. 现有的网络带宽是金字塔结构，城际省际主干带宽仅仅相当于其所有用户带宽之和的5％。如果全部使用单播协议，将造成网络主干不堪重负。现在的P2P应用就已经使主干经常阻塞，只要有5％的客户在全速使用网络，其他人就不要玩了。而将主干扩展20倍几乎是不可能。

二、广播：

主机之间“一对所有”的通讯模式，网络对其中每一台主机发出的信号都进行无条件复制并转发，所有主机都可以接收到所有信息（不管你是否需要），由于其不用路径选择，所以其网络成本可以很低廉。有线电视网就是典型的广播型网络，我们的电视机实际上是接受到所有频道的信号，但只将一个频道的信号还原成画面。在数据网络中也允许广播的存在，但其被限制在二层交换机的局域网范围内，禁止广播数据穿过路由器，防止广播数据影响大面积的主机。
广播的优点：

1. 网络设备简单，维护简单，布网成本低廉

2. 由于服务器不用向每个客户机单独发送数据，所以服务器流量负载极低。

广播的缺点：

1.无法针对每个客户的要求和时间及时提供个性化服务。

2. 网络允许服务器提供数据的带宽有限，客户端的最大带宽＝服务总带宽。例如有线电视的客户端的线路支持100个频道（如果采用数字压缩技术，理论上可以提供500个频道），即使服务商有更大的财力配置更多的发送设备、改成光纤主干，也无法超过此极限。也就是说无法向众多客户提供更多样化、更加个性化的服务。

3. 广播禁止在Internet宽带网上传输。

三、组播：

主机之间“一对一组”的通讯模式，也就是加入了同一个组的主机可以接受到此组内的所有数据，网络中的交换机和路由器只向有需求者复制并转发其所需数据。主机可以向路由器请求加入或退出某个组，网络中的路由器和交换机有选择的复制并传输数据，即只将组内数据传输给那些加入组的主机。这样既能一次将数据传输给多个有需要（加入组）的主机，又能保证不影响其他不需要（未加入组）的主机的其他通讯。
组播的优点：

1. 需要相同数据流的客户端加入相同的组共享一条数据流，节省了服务器的负载。具备广播所具备的优点。

2. 由于组播协议是根据接受者的需要对数据流进行复制转发，所以服务端的服务总带宽不受客户接入端带宽的限制。IP协议允许有2亿6千多万个（268435456）组播，所以其提供的服务可以非常丰富。

3. 此协议和单播协议一样允许在Internet宽带网上传输。

组播的缺点：

1．与单播协议相比没有纠错机制，发生丢包错包后难以弥补，但可以通过一定的容错机制和QOS加以弥补。

2．现行网络虽然都支持组播的传输，但在客户认证、QOS等方面还需要完善，这些缺点在理论上都有成熟的解决方案，只是需要逐步推广应用到现存网络当中。

实现：

1、单播（ServerSocket）

（1）服务端

public class TcpServer {

	ServerSocket serverSocket;
	Socket socket;

	InetAddress address;

	public void init() {
		try {
			address=InetAddress.getByName("128.0.0.0");
			serverSocket = new ServerSocket(5656,10,address);

			while (true) {
				System.out.println("waiting...");
				socket = serverSocket.accept();
				new MyThread(socket).start();
				System.out.println("one start");
			}

		} catch (IOException e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}
	}

	class MyThread extends Thread {
		Socket socket;

		public MyThread(Socket socket) {
			// TODO Auto-generated constructor stub
			this.socket = socket;
		}

		public void run() {
			// TODO Auto-generated method stub
			while (true) {
				try {
					OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
					outputStream.write(("rou wo wo  " + Thread.currentThread()
							.getName()).getBytes());

					try {
						sleep(2000);
					} catch (InterruptedException e) {
						// TODO Auto-generated catch block
						e.printStackTrace();
					}
				} catch (IOException e) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}
	}

	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		new TcpServer().init();
	}

}

（2）客户端

public class TcpClient {
	Socket socket;

	public void init() {
		try {
			socket = new Socket("192.0.0.1", 5656);

			while (true) {
				InputStream inputStream = socket.getInputStream();
				int i = 0;
				byte bs[] = new byte[1024];
				while ((i = inputStream.read(bs)) > 0) {
					System.out.println(new String(bs));
				}
			}

		} catch (UnknownHostException e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		} catch (IOException e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}

	}

	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		new TcpClient().init();
	}

}

2、单播（DatagramSocket）

（1）端1

public class UdpServer {
	DatagramSocket datagramSocket;
	int port = 7070;
	DatagramPacket outPacket;
	byte[] bs = new byte[1024];
	String ip = "172.22.67.6";
	int i = 0;

	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		new UdpServer().init();
	}

	public void init() {
		try {

			datagramSocket = new DatagramSocket(8002);

			try {
				outPacket = new DatagramPacket(bs, bs.length,
						InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 8003);

				while (true) {
					outPacket
							.setData(("jia you nuan wo zi" + (++i)).getBytes());
					datagramSocket.send(outPacket);
					System.out.println("send ~" + i);
					Thread.sleep(2000);

				}

			} catch (Exception e) {
				// TODO Auto-generated catch block
				e.printStackTrace();
			}
		} catch (SocketException e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

（2）端2：

public class UdpClient {
	DatagramSocket datagramSocket;
	int port = 7070;
	DatagramPacket inPacket;
	byte[] bs = new byte[1024];
	String ip = "172.22.67.6";

	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		new UdpClient().init();
	}

	public void init() {

		try {
			datagramSocket =new DatagramSocket(8003,  
                    InetAddress.getByName("127.0.0.1"));  
			
			
		} catch (Exception e1) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e1.printStackTrace();
		}

		try {
			inPacket = new DatagramPacket(bs, bs.length);
			while (true) {
				datagramSocket.receive(inPacket);
				System.out.println("udp receive " + new String(bs));

			}

		} catch (Exception e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}

	}
}

3、广播（没有客户端和服务端之分）

（1）端1：

public class MulUdpClient {
	String ip = "230.0.0.0";
	MulticastSocket datagramSocket;
	int port = 5050;
	DatagramPacket inPacket;
	byte[] receive = new byte[1025];
	InetAddress address;

	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		new MulUdpClient().init();
	}

	public void init() {

		try {
			datagramSocket = new MulticastSocket(port);
			address = InetAddress.getByName(ip);
			datagramSocket.joinGroup(address);
		} catch (Exception e1) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e1.printStackTrace();
		}
		inPacket = new DatagramPacket(receive, receive.length);
		while (true) {
			try {
				System.out.println("wait for server");
				datagramSocket.receive(inPacket);
				System.out.println("receive " + new String(receive));

			} catch (Exception e) {
				// TODO Auto-generated catch block
				e.printStackTrace();
			}
		}

	}
}

（2）端2：

public class MulUdpServer {
	MulticastSocket multicastSocket;
	String ip = "230.0.0.0";
	int port = 5050;
	InetAddress socketAddress;
	DatagramPacket datagramPacket;
	int i = 0;

	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		new MulUdpServer().initServer();
	}

	public void initServer() {
		try {
			multicastSocket = new MulticastSocket(port);
			socketAddress = InetAddress.getByName(ip);
			multicastSocket.joinGroup(socketAddress);

			multicastSocket.setLoopbackMode(false);

			datagramPacket = new DatagramPacket(new byte[0], 0, socketAddress,
					port);

			new Thread() {
				public void run() {
					// TODO Auto-generated method stub
					while (true) {

						try {
							try {
								datagramPacket
										.setData(("wo ai ni dudu " + (++i))
												.getBytes());
								multicastSocket.send(datagramPacket);
								System.out.println("send success!" + i);
							} catch (IOException e) {
								// TODO Auto-generated catch block
								e.printStackTrace();
							}
							Thread.sleep(2000);
						} catch (InterruptedException e) {
							// TODO Auto-generated catch block
							e.printStackTrace();
						}
					}
				}
			}.start();

		} catch (IOException e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

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