学习记录——day29 网络编程

        1、各层之间独立，每一层不需要知道下一层如何实现，而仅仅只需要知道该层通过层间的接口所提供的服务

        2、稳定，灵活性好，当任何一层发生变化时，只需要层间接口关系保持不变，而这层以上或以下层不受影响

        3、易于实现和维护(知道是什么功能，就到指定层去查找)

        4、促进标准化工作:每一层的功能及其所提供的服务都有了精确的说明。

5、结构上不可分割开:各层都可以采用最合适的技术来实现

2.3.2 OSI开放系统互联模型

OSI是由ISO(国际标准化组织)提出的一个理想化模型

注：在描述时，需至上而下或至下而上，顺序不能更改

2.3.3 TCP/IP协议族(簇)的体系结构

        TCP/IP协议簇是Internet事实上的工业标准

        TCP/IP网络体系结构四层:
        应用层
        传输层
        网络层
        链路层(网络接口和物理层)

虽然TCP/IP体系结构只有四层，但实现的功能和OSI的七层是一样的。

TCP/IP四层结构和 OSI开放系统互联模型七层的对应关系:

2.3.4 数据封包和拆包的过程

一帧数据的说明：

         大小为 64--1518(包含以太网的头部14字节、尾部4字节)

        如果数据大于MTU(最大传输单元，linux默认是1500)，需要分成多次进行传输可以使用指令ifconfig

        查看MTU最大传输单元

2.3.5 TCP/IP四层结构中常见的协议

应用层:
        HTTP(Hypertext Transfer Protocol)        超文本传输协议

                万维网的数据通信的基础

        FTP(File Transfer Protocol)        文件传输协议
                是用于在网络上进行文件传输的一套标准协议，使用TCP传输

        TFTP(Trivial File Transfer Protocol)        简单文件传输协议

                是用于在网络上进行文件传输的一套标准协议，使用UDP传输

        SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)        简单邮件传输协议

                一种提供可靠且有效的电子邮件传输的协议

传输层:
        TCP(Transport Control Protocol)        传输控制协议

                是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议

        UDP(User Datagram Protocol)        用户数据报协议
                是一种无连接、不可靠、快速传输的传输层通信协议

网络层:
        IP(Internetworking Protocol)        网际互连协议
                是指能够在多个不同网络间实现信息传输的协议

        ICMP(Internet Control Message Protocol)         互联网控制信息协议

                用于在IP主机、路由器之间传递控制消息、ping命令使用的协议

        IGMP(Internet Group Management Protocol)        互联网组管理

                是一个组播协议，用于主机和组播路由器之间通信

链路层:
        ARP(Address Resolution Protocol)        地址解析协议

                通过IP地址获取对方mac地址

        RARP(ReverseAddress Resolution Protocol)        逆向地址解析协议

                通过mac地址获取ip地址

三、TCP和UDP的异同

共同点：同属于传输层的协议,都用于网络传输

TCP ----> 稳定

1、提供面向连接的，可靠的数据传输服务

2、传输过程中，数据无误、数据无丢失、数据无失序、数据无重复

1）TCP会给每个数据包编上编号，该编号称之为序列号

2）每个序列号都需要应答包应答，如果没有应答，则会将上面的包重复发送直到正确为止

3、数据传输效率低，耗费资源多

4、数据收发是不同步的

1）为了提高效率，TCP会将多个较小，并且发送间隔短的数据包，沾成一个包发送，该现象称为沾包现象

2）该沾包算法称之为Nagle算法

5、TCP的使用场景：对传输质量比较高的以及传输大量数据的通信，在需要可靠通信的传输场合，一般使用TCP协议

例如：账户登录，大型文件下载的时候

UDP ----> 快速

1、面向无连接的，不保证数据可靠的，尽最大努力传输的协议

2、数据传输过程中，可能出现数据丢失、重复、失序现象

3、数据传输效率高，实时性高

4、限制每次传输的数据大小，多出部分直接忽略删除

5、收发是同步的，不会沾包

6、适用场景：发送小尺寸的，在接收到数据给出应答比较困难的情况下

例如：广播、通讯软件的音视频

四、网络编程基础相关的概念

4.1 字节序

1、不同主机在存储多字节整数时（short、int、long），由于cpu架构的不同，存储方式也不同，大致分为两类

大端存储：地址低位存储数据的高位

小端存储：地址低位存储数据的低位

2、验证方式：使用指针、共用体


#include<myhead.h>
 
void endian()
{
    int num = 0x12345678;        //定义变量存储多字节整数
 
    char *ptr = (char *)&num;   //&num是int *类型
 
    //对地址低位的一字节数据判断
    if(*ptr == 0x12)
    {
        printf("big endian\n");
    }else
    {
        printf("little endian\n");
    }
 
}
 
 
 
 
int main(int argc, const char *argv[])
{
    endian();           //调用函数
 
    return 0;
}

3、手动将小端存储的数据转换成大端存储的数据


#include<myhead.h>
 
void endian()
{
    int num = 0x12345678;        //定义变量存储多字节整数
 
    char *ptr = (char *)&num;   //&num是int *类型
 
    //对地址低位的一字节数据判断
    if(*ptr == 0x12)
    {
        printf("big endian\n");
    }else
    {
        printf("little endian\n");
    }
 
    //将数据转变成大端存储的数据
    char *qtr = ptr+3;             //定义指针指向最后一个字节
 
    //将数据不断进行首尾交换
    while(ptr<qtr)
    {
        char temp = *ptr;
        *ptr = *qtr;
        *qtr = temp;
        ptr++;
        qtr--;
    }
 
    printf("num = %#x\n", num);         //0x78563412
 
}
 
 
 
 
int main(int argc, const char *argv[])
{
    endian();           //调用函数
 
    return 0;
}

4、多主机信息传递中的大小端问题

由于主机架构的不同，当一个小端存储的数据发送一个多字节整数时，是没办法确定对方是大端存储还是小端存储的，这样就导致，即使数据无误，传输无误，也会因为存储方式的不同，而导致数据的错误

为了解决上面的问题，我们引入了网络字节序的概念：规定网络字节序是大端存储的字节序列

对于发送端而言，无论是大端存储的主机还是小端存储的主机，向网络中发送多字节整数时，一律改成网络字节序传输；当数据到达对方主机时，无论接收端是大端存储还是小端存储，一律先将接受的数据转变成主机字节序

5、主机字节序和网络字节序的相互转换函数主机：host 网络：network 转换：to


#include <arpa/inet.h>
 
uint32_t htonl(uint32_t hostlong);    
//将4字节无符号整数的主机字节序转换为网络字节序，参数是主机字节序，返回值是网络字节序
 
uint16_t htons(uint16_t hostshort);   
//将2字节无符号整数的主机字节序转换为网络字节序，参数是主机字节序，返回值是网络字节序
 
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);    
//将4字节无符号整数的网络字节序转换为主机字节序，参数是网络字节序，返回值是主机字节序
 
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);     
//将2字节无符号整数的网络字节序转换为主机字节序，参数是网络字节序，返回值是主机字节序


#include<myhead.h>
 
void endian()
{
    int num = 0x12345678;        //定义变量存储多字节整数
 
    char *ptr = (char *)&num;   //&num是int *类型
 
    //对地址低位的一字节数据判断
    if(*ptr == 0x12)
    {
        printf("big endian\n");
    }else
    {
        printf("little endian\n");
    }
 
    /*将数据转变成大端存储的数据
    char *qtr = ptr+3;             //定义指针指向最后一个字节
 
    //将数据不断进行首尾交换
    while(ptr<qtr)
    {
        char temp = *ptr;
        *ptr = *qtr;
        *qtr = temp;
        ptr++;
        qtr--;
    }
 
    printf("num = %#x\n", num);         //0x78563412
    */
    //调用函数完成主机字节序转换为网络字节序
    int key = htonl(num);
    printf("key = %#x\n", key);
 
}
 
 
 
 
int main(int argc, const char *argv[])
{
    endian();           //调用函数
 
    return 0;
}

6、何时使用字节序转换函数

1）在进行网络传输多字节整数时，需要使用字节序转换函数

2）在进行网络传输单字节整数时，不需要使用字节序转换函数

3）在进行网络传输字符串时，不需要使用字节序转换函数

五、ip地址

5.1 ip地址的相关概念

1）ip地址全称为（Internet Protocol Address）：是主机在网络中的唯一标识。

2）当数据在网络中传输时，需要要携带源ip地址和目的ip地址，路由器就是依靠该地址进行路由选择，以便于确定对端主机的

5.2 ip地址的分类

1）ipV4：采用的是4字节无符号整数表示，取值范围【0， 2^32-1】

LAN(local area network): 局域网

WAN（Wide Area Network）:广域网

2）ipV6：采用16字节无符号整数表示，取值范围【0， 2^128-1】

5.3 ip地址的分类：ip地址一共分为五类：A、B、C、D、E类网络

A类地址	1.0.0.0~127.255.255.255	2^7（网络号）	2^24（主机号）	已经保留不在供给
B类地址	128.0.0.0~191.255.255.255	2^14	2^16	名地址网管中心
C类地址	192.0.0.0~223.255.255.255	2^21	2^8	校园网或企业网、家庭网
D类地址	224.0.0.0~239.255.255.255			组播地址
E类地址	240.0.0.0~255.255.255.255			保留

5.4 一个局域网下的特殊的IP地址

1）网络号 + 0：表示该网络，不分配给任何主机使用

2）网络号 + 255：广播地址，不分配给任何主机使用

3）网络号 + 1：默认为网关地址

4）127.0.0.1：本地环回地址，用于主机内部自测使用

5）0.0.0.0：表示当前局域网的任意一个主机号

6）255.255.255.255：一般表示广播

5.5 点分十进制

由于ip地址是一个4字节无符号整数，如果真用整数表示，是一个非常难记忆的数据。为了解决这个问题，我们引入了点分十进制，将4字节的每一个字节为单位转变成十进制数，中间用点隔开。在C语言中，使用字符串存储

由于网络通信中依然使用的是4字节无符号整数，那就需要引入点分十进制与4字节无符号整数转变函数


#include 
#include 
#include 
 
 
 
in_addr_t inet_addr(const char *cp);    
//将点分十进制转换为网络字节序，参数是点分十进制，返回值为网络字节序
 
 
 
char *inet_ntoa(struct in_addr in);    
//将网络字节序转换为点分十进制，参数是网络字节序，返回值是点分十进制


#include<myhead.h>
 
int main(int argc, const char *argv[])
{
    //定义变量存储ip地址
    char *ip = "192.168.0.122";       //主机ip地址
 
    //调用函数转换为4字节无符号整数
    unsigned int u_ip = inet_addr(ip);
 
    printf("u_ip = %#x\n", u_ip);    //C0 A8 0 7A
 
    return 0;
}

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原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_64918301/article/details/141054942

学习记录——day29 网络编程

一、网络编程引入

1.1、IPC通信方式

1）内核提供： 无名管道 有名管道 信号

2）system V: 消息队列 共享内存 信号量集

1.2、网络通信使用缘由

二、网络发展阶段

2.1 APRAnet阶段

2.2 TCP/IP两个协议阶段

2.3 网络体系结构及OSI开放系统系统互联模型

2.3.1 网络体系结构概念