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网络发展史
局域网和广域网
局域网#xff08;LAN#xff09;
广域网#xff08;Wan#xff09;
光猫
路由器
网线
设备通信的要素
IP地址
基本概念
地址划分
特殊地址#xff08;后续编程使用#xff09;
IP地址转换
字节序
网络模型
网络的体系结… 目录
网络发展史
局域网和广域网
局域网LAN
广域网Wan
光猫
路由器
网线
设备通信的要素
IP地址
基本概念
地址划分
特殊地址后续编程使用
IP地址转换
字节序
网络模型
网络的体系结构
OSI模型
TCP/IP模型
TCP/UDP
TCP
适用场景
UDP
适用场景
编程预备知识
socket定义
socket类型
函数接口
socket
connect
sockaddr结构体
bind
listen
accept
recv/send
close
示例代码
TCP客户端
TCP服务器 网络发展史 网络的来历_百度知道 ARPnet--Internet--移动互联网--物联网--AI 局域网和广域网 局域网LAN 局域网的缩写是LANlocal area network顾名思义是个本地的网络只能实现小范围短距离的网络通信。我们的家庭网络是典型的局域网。电脑、手机、电视、智能音箱、智能插座都连在路由器上可以互相通信。局域网就像是小区里的道路分支多连接了很多栋楼。 广域网Wan 广域网Wide Area Network是相对局域网来讲的局域网的传输距离比较近只能是一个小范围的。如果需要长距离的传输比如某大型企业总部在北京分公司在长沙局域网是无法架设的。广域网就像是大马路分支可能少但类型多像国道、省道、高速、小道等连接了很多大的局域网。 这时需要其它的解决方案。 第一通过因特网只需要办一根宽带就实现了通信非常方便现在的宽带价格也比较便宜。 第二通过广域网专线。 所以为了数据安全不能连接因特网需要用一条自己的专用线路来传输数据这条线路上只有自己人不会有其他人接入且距离很远这个网络就叫 “广域网”。 光猫 光猫是一种类似于基带modem数字调制解调器的设备和基带modem不同的是接入的是光纤专线是光信号。用于广域网中光电信号的转换和接口协议的转换接入路由器是广域网接入。 将光线插入左侧的灰色口右侧网口接网线到路由器即可。 路由器 用于连接局域网和外网 路由器需要区分WAN口和LAN口WAN口是接外网的从Modem出来的或者从上一级路由器出来的LAN口是接内网的现在路由器都带无线功能本质上无线接入就是LAN。 网线 背过一种线序了解网线的制作流程。 网线线序 网线制作教程 设备通信的要素 思考如何抓捕周树人 答必须说明周树人字鲁迅才能精准的抓人。 思考你通过QQ发送一条消息最终谁处理了这条信息 答需要通过IP定位对方的机器那么周树人就是IP鲁迅就是端口。 IP地址 基本概念 IP地址是Internet中主机的标识Internet中的主机要与别的机器通信必须具有一个IP地址IP地址为32位IPv4或者128位IPv6表示形式常用点分十进制如192.168.1.109最后都会转换为一个32位的无符号整数。 地址划分 主机号的第一个和最后一个都不能被使用第一个作为网段号最后一个作为广播地址。 A类1.0.0.1~126.255.255.254
B类128.0.0.1~~191.255.255.254
C类192.0.0.1~~223.255.255.254
D类组播地址224.0.0.1~~239.255.255.254网段号的定义主机位全为0代表当前设备所处的网段号 这个需要结合子网掩码来计算子网掩码规定了哪些是网络号哪些是主机号 如果子网掩码位是1那么当前为就是网络号如果是0那么当前位是主机号 网段号IP子网掩码 特殊地址后续编程使用 0.0.0.0在服务器中0.0.0.0指的是本机上的所有IPV4地址如果一个主机有两个IP地址192.168.1.1 和 10.1.2.1并且该主机上的一个服务监听的地址是0.0.0.0,那么通过两个ip地址都能够访问该服务。在程序里用宏定义表示INADDR_ANY 127.0.0.1回环地址/环路地址所有发往该类地址的数据包都应该被loop back。仅作为测试使用只能实现本机上通信。 IP地址转换 实现了人看的IP192.168.1.155和机器内部使用32位的无符号的整数的实际IP进行转换。 struct in_addr {uint32_t s_addr;
};//从人看的ip地址转为机器使用的32位
typedef uint32_t in_addr_t;
in_addr_t inet_addr(const char *cp);//从机器到人
char *inet_ntoa(struct in_addr in); 示例 给定一个IP地址转换为机器的32位无符号整数然后打印。 打印完后再转回给人看的IP地址再打印。 #include stdio.h
#include sys/socket.h
#include netinet/in.h
#include arpa/inet.hint main(int argc, char const *argv[])
{//把人看的转成机器要的,192.168.0.109char ip[64] 192.168.0.109;in_addr_t ip32 inet_addr(ip);printf(ip 0x%x\n, ip32); //0x6d00a8c0//把机器的转成人看struct in_addr in;in.s_addr ip32;char *p inet_ntoa(in); printf(p %s\n, p); //0x6d00a8c0return 0;
}端口 为了区分一台主机接收到的数据包应该转交给哪个进程来进行处理使用端口号来区TCP端口号与UDP端口号独立端口号一般由IANA (Internet Assigned Numbers Authority) 管理端口用两个字节来表示--USHORT 端口指定需要统一为网络字节序大端 众所周知端口1~10231~255之间为众所周知端口256~1023端口通常由UNIX系统占用
注册端口1024~49151尽量用5000以上的
动态或私有端口49152~65535字节序 网络中传输一字节以上的带类型的数据比如short、int必须使用网络字节序即大端字节序。 小端序little-endian - 低序字节存储在低地址 大端序big-endian- 高序字节存储在低地址 面试题写一个函数判断当前主机的字节序 int checkCPU()
{union w{short a;char b;}c;c.a 1;return (c.b 1);
}主机字节序到网络字节序 uint16_t htons(uint16_t hostshort);网络字节序到主机字节序 uint16_t ntohs(uint16_t netshort);网络模型 网络的体系结构 网络采用分而治之的方法设计将网络的功能划分为不同的模块以分层的形式有机组合在一起。每层实现不同的功能其内部实现方法对外部其他层次来说是透明的。每层向上层提供服务同时使用下层提供的服务网络体系结构即指网络的层次结构和每层所使用协议的集合两类非常重要的体系结构OSI与TCP/IP OSI模型 OSI模型是一个理想化的模型尚未有完整的实现OSI模型共有七层OSI现阶段只用作教学和理论研究 TCP/IP模型 网络接口和物理层屏蔽硬件差异驱动向上层提供统一的操作接口。 网络层提供端对端的传输可以理解为通过IP寻址机器。 传输层决定数据交给机器的哪个任务进程去处理通过端口寻址 应用层应用协议和应用程序的集合 OSI和TCP/IP模型对应关系图 注意TCP和IP是属于不同协议栈层的只是这两个协议属于协议族里最重要的协议所以协议栈或者模型以之命名了。 TCP/UDP TCP TCP即传输控制协议是一种面向连接的传输层协议它能提供高可靠性通信(即数据无误、数据无丢失、数据无失序、数据无重复到达的通信)。 适用场景 适合于对传输质量要求较高的通信 在需要可靠数据传输的场合通常使用TCP协议 登录账户、文件传输等 UDP UDPUser Datagram Protocol用户数据报协议是不可靠的无连接的协议。在数据发送前不需要进行连接可以进行高效率的数据传输。 适用场景 发送小尺寸数据如对DNS服务器进行IP地址查询时 适合于广播/组播式通信中。 音频、视频聊天等 编程预备知识 socket定义 socket类型 流式套接字(SOCK_STREAM) TCP 提供了一个面向连接、可靠的数据传输服务数据无差错、无重复的发送且按发送顺序接收。内设置流量控制避免数据流淹没慢的接收方。数据被看作是字节流无长度限制。 数据报套接字(SOCK_DGRAM) UDP 提供无连接服务。数据包以独立数据包的形式被发送不提供无差错保证数据可能丢失或重复顺序发送可能乱序接收。 原始套接字(SOCK_RAW) 可以对较低层次协议如IP、ICMP直接访问。 服务器1.创建流式套接字socket()------------------------ 有手机2.指定本地的网络信息struct sockaddr_in---------- 有号码3.绑定套接字bind()------------------------------绑定电话4.监听套接字listen()----------------------------待机5.链接客户端的请求accept()----------------------接电话6.接收/发送数据recv()/send()--------------------通话7.关闭套接字close()-----------------------------挂机客户端1.创建流式套接字socket()-----------------------有手机2.指定服务器的网络信息struct sockaddr_in-------有对方号码3.请求链接服务器connect()----------------------打电话4.发送/接收数据send()/recv()-------------------通话5.关闭套接字close()--------------------------- 挂机函数接口 socket int socket(int domain, int type, int protocol);
//作用创建一个socket通信描述符
domain指定通信的域通信协议AF_UNIX, AF_LOCAL 本地通信AF_INET ipv4AF_INET6 ipv6
type指定socket的类型SOCK_STREAM流式套接字接下来我们的通信使用TCP协议SOCK_DGRAM数据报套接字接下来我们的通信使用UDP协议
protocol填0 返回值如果成功返回创建的描述符如果失败返回-1connect int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);
作用请求连接服务器
参数
sockfd上面socket接口得到的描述符
addr相当于服务器的地址IPport
addrlen:地址的长度因为前面的地址是可变的所以要通过参数来协定地址的长度
返回值
0 -1sockaddr结构体 //从bind接口的帮助文档中拿到
struct sockaddr {sa_family_t sa_family;char sa_data[14];}
上述地址结构是一个通用结构我们在用实际协议进行通信的时候需要转换成相应协议的结构体。
用man 7 ip来查看ipv4对应的结构体struct sockaddr_in {sa_family_t sin_family; /* 地址协议族socket接口第一个参数 */in_port_t sin_port; /* 指定端口端口要用网络字节序(大端) */struct in_addr sin_addr; /* IP地址 */
};/* Internet address. */
struct in_addr {uint32_t s_addr; /* address in network byte order */
}; bind int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);
作用绑定服务器地址IP和端口相当于对外公开自己的IP和端口客户端就可以连接了
addr绑定的IP和端口结构体注意绑定的是自己的IP和端口IP取真实的某个网卡的地址也可以直接写0.0.0.0
addrlen地址的大小 listen int listen(int sockfd, int backlog);
作用进入监听状态以便接收客户端的连接
sockfd上面的服务器描述符
backlog同时能处理的客户端的连接数量写个5 10都可以
返回值0 -1accept int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
接收客户端连接注意这是一个阻塞接口如果没有新的连接过来那么会等待
sockfd上面的服务器描述符
addr客户端的地址(来电显示)
addrlen客户端地址的长度是入参传入然后可能会被接口修改返回值如果成功会返回一个非负的整数代表接收的新的连接的描述符recv/send //recv和send是网络的专用接口比起read和write只是多了一个flags参数flag一般情况下会取0代表阻塞接受和发送
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
返回值0接收的字节数0失败0代表对端退出了
ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);close int close(int fd);
关闭套接字连接示例代码 TCP客户端 #include stdio.h
#include sys/types.h /* See NOTES */
#include sys/socket.h
#include errno.h
#include string.h
#include unistd.h
#include netinet/in.h
#include netinet/ip.h /* superset of previous */
#include arpa/inet.hint main(int argc, char const *argv[])
{//创建套接字int fd socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if(fd 0){perror(socket err);return -1;}//连接到服务器struct sockaddr_in server_addr;int len sizeof(server_addr);//指定连接的服务器的地址IPportmemset(server_addr, 0, len);server_addr.sin_family AF_INET;server_addr.sin_port htons(8888);server_addr.sin_addr.s_addr inet_addr(192.168.0.109);int ret connect(fd, (struct sockaddr *)server_addr, len);if(ret 0){perror(connect err);return -1;}printf(conect success\n);char buf[64] {0};while (1){memset(buf, 0, 64);//从终端接收用户输入发给服务器等待服务器的数据打印gets(buf);if(strcmp(buf, quit) 0){break;}send(fd, buf, 64, 0);memset(buf, 0, 64);ret recv(fd, buf, 64, 0);if(ret 0){printf(recv data %s\n, buf);}else if(ret 0){printf(peer exit\n);break;}else{perror(recv err\n);return -1;}}close(fd);return 0;
} TCP服务器 #include stdio.h
#include sys/types.h /* See NOTES */
#include sys/socket.h
#include errno.h
#include string.h
#include unistd.h
#include netinet/in.h
#include netinet/ip.h /* superset of previous */
#include arpa/inet.hint main(int argc, char const *argv[])
{//创建服务器的套接字int server_fd socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if(server_fd 0){perror(socket err);return -1;}//初始化服务器地址struct sockaddr_in server_addr, client_addr;int len sizeof(server_addr);memset(server_addr, 0, len);server_addr.sin_family AF_INET;server_addr.sin_port htons(8888);
#if 0 server_addr.sin_addr.s_addr inet_addr(192.168.0.194);
#elseserver_addr.sin_addr.s_addr INADDR_ANY;
#endif//绑定套接字的地址int ret bind(server_fd, (struct sockaddr *)server_addr, len);if(ret 0){perror(bind err);return -1;}//启动监听ret listen(server_fd, 5);if(ret 0){perror(listen err);return -1;}//接收连接int clientfd accept(server_fd, (struct sockaddr *)client_addr, len);if(clientfd 0){perror(accept err);return -1; }//打印客户端的地址注意端口要转成主机字节序printf(recv a new connect, ip %s, port%d\n,\inet_ntoa(client_addr.sin_addr), ntohs(client_addr.sin_port));char buf[64] {0};while (1){memset(buf, 0, 64);//一旦新的连接过来后后续通信统统使用新的描述符len read(clientfd, buf, 64);if(len 0){printf(recv data %s\n, buf);}else if(len 0){printf(client exit\n);break;}else{perror(recv err\n);return -1;}}close(clientfd);close(server_fd);return 0;
}
