用子域名可以做网站吗,网站可以用中国二字做抬头吗,17网站一起做网店池尾,建设一个人才网站需要的人才文章目录 目录
文章目录
前言
一、文件传输协议
应用层
传输层
网络层
数据链路层
数据接收与解封装
主机与网卡
数据传输过程示意
二、IP和MAC地址 定义与性质
地址格式
分配方式
作用范围
可见性与可获取性
生活例子
定义
用途
特点
联系
四、TCP和UDP协… 文章目录 目录
文章目录
前言
一、文件传输协议
应用层
传输层
网络层
数据链路层
数据接收与解封装
主机与网卡
数据传输过程示意
二、IP和MAC地址 定义与性质
地址格式
分配方式
作用范围
可见性与可获取性
生活例子
定义
用途
特点
联系
四、TCP和UDP协议
连接特性
数据可靠性
传输效率与应用场景
数据格式
五、网络字节序
定义
与主机字节序对比
作用
应用场景 六、socket编程接口
基本概念
常用函数
应用场景
总结 前言
linux——网络基础-CSDN博客 一、文件传输协议 这张图展示了 FTP文件传输协议通信过程中各层协议的交互逻辑涉及应用层、传输层、网络层和数据链路层以下是详细通信逻辑和过程
应用层
FTP 客户发起请求FTP 客户有文件传输需求依据 FTP 协议向 FTP 服务器发送请求比如请求下载或上传文件。此时FTP 客户生成 FTP 协议数据单元PDU包含具体的操作指令如读取文件列表、下载文件等。
传输层
TCP 封装FTP 客户的请求数据到达传输层后TCP 协议对其进行封装。TCP 为 FTP 提供可靠的传输服务会给数据添加 TCP 首部其中包含源端口号、目的端口号、序号、确认号等信息用于建立连接、确保数据按序到达和流量控制等。封装后的 TCP 数据段会传递给网络层。
网络层
IP 寻址与封装网络层的 IP 协议接收 TCP 数据段后添加 IP 首部形成 IP 数据报。IP 首部包含源 IP 地址srcip和目的 IP 地址dstip这些地址用于在不同网络间进行路由寻址。路由器转发IP 数据报被发送到路由器。路由器查看目的 IP 地址依据路由表决定转发路径。在这个过程中路由器工作在 IP 层它屏蔽了底层网络如以太网和令牌环网的差异实现不同网络间的互联。
数据链路层
以太网环境在以太网一侧IP 数据报到达以太网驱动程序后以太网协议会给其添加以太网首部包含源 MAC 地址mac C 假设为客户端 MAC 地址和目的 MAC 地址mac R 假设为路由器 MAC 地址形成以太网帧然后在以太网中传输。令牌环网环境若数据要传输到令牌环网在路由器处数据会从以太网协议转换为令牌环协议。令牌环驱动程序会添加令牌环首部包含相应的源和目的 MAC 地址等信息封装成令牌环帧在令牌环网中传输。
数据接收与解封装
服务器端数据链路层在 FTP 服务器端数据链路层先接收以太网帧或令牌环帧去除相应的数据链路层首部将数据交给网络层。服务器端网络层网络层去除 IP 首部将数据交给传输层。服务器端传输层传输层去除 TCP 首部将原始的 FTP 请求数据交给应用层的 FTP 服务器。FTP 服务器处理请求然后按照上述相反的过程将响应数据依次经过各层协议的封装再传输回 FTP 客户完成整个通信过程。 这是一张网络通信基本脉络示意图展示了网络通信中数据在不同层次的传输过程以及主机、网卡等设备在其中的作用。以下是详细介绍
主机与网卡
图中有两台主机标注为 A 和 B每台主机都具备上述四层网络结构。主机通过网卡网络接口卡与网络连接网卡是主机与网络进行数据交互的硬件设备在数据链路层工作负责将主机的数据转换为适合网络传输的格式并进行数据的发送和接收。
数据传输过程示意
图中通过线条连接各层和网卡示意了数据在网络通信中的传输过程
发送端数据从主机 A 的应用层产生依次经过传输层、网络层、数据链路层的封装处理最后通过网卡发送到网络中。传输途中数据在网络中传输可能会经过多个中间设备图中未详细展示但一般包括路由器等这些设备在网络层对数据进行转发等处理。接收端数据到达主机 B 的网卡后再依次经过数据链路层、网络层、传输层的解封装处理最终传递到应用层被用户接收和使用。
整体来看这张图以简洁的方式展示了网络通信的基本架构和数据传输流程有助于理解网络中各层次和设备的协同工作机制。
二、IP和MAC地址 IPInternet Protocol地址和 MACMedia Access Control地址是计算机网络中用于标识设备的两种重要地址它们在定义、位置、分配方式、作用等方面存在诸多区别以下是具体介绍
定义与性质
IP 地址是一种逻辑地址用于在网络层标识设备在网络中的位置基于 TCP/IP 协议族主要用于在不同网络之间进行数据路由和通信。它类似于现实生活中的街道地址用于在互联网这个庞大的 “数字城市” 中定位和区分不同的设备使数据能够准确地从源设备传输到目标设备。MAC 地址是一种物理地址也称为硬件地址它是固化在网络设备如网卡中的唯一标识符用于在数据链路层标识设备。可以将其类比为设备的 “身份证号码”具有全球唯一性无论设备连接到哪个网络其 MAC 地址通常是不变的。
地址格式 IP 地址目前常用的 IP 地址有 IPv4 和 IPv6 两种版本。IPv4 地址是由 32 位二进制数组成通常以点分十进制的形式表示如 192.168.1.1。IPv6 地址则是 128 位二进制数采用冒号十六进制表示法例如 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。MAC 地址MAC 地址通常由 6 个字节48 位的十六进制数表示如 00-16-3e-00-01-02。前 3 个字节代表厂商代码后 3 个字节是设备的序列号这种结构确保了全球范围内 MAC 地址的唯一性。
分配方式 IP 地址IP 地址可以分为静态 IP 地址和动态 IP 地址。静态 IP 地址是由网络管理员手动配置给设备的通常用于需要固定 IP 的服务器等设备动态 IP 地址则是通过动态主机配置协议DHCP由服务器自动分配给设备的一般家庭用户和移动设备多使用动态 IP 地址这样可以更有效地利用有限的 IP 地址资源。MAC 地址MAC 地址一般是在设备生产过程中由厂商固化在网卡等网络设备中的具有唯一性和不可更改性。不过在某些特殊情况下用户也可以通过软件工具对 MAC 地址进行修改这被称为 MAC 地址克隆或 MAC 地址欺骗。
作用范围 IP 地址主要用于广域网WAN和互联网环境用于在不同网段、不同地区甚至全球范围内实现设备之间的通信和数据传输。它能够跨越多个网络节点和路由器根据网络拓扑结构和路由协议将数据准确地从源设备发送到目标设备所在的网络。MAC 地址主要作用于局域网LAN环境在同一网段内的设备之间进行通信时用于标识源设备和目标设备。当数据链路层需要将数据帧从一个设备发送到另一个设备时它会根据目标设备的 MAC 地址进行数据帧的封装和传输确保数据在本地网络中准确传输。
可见性与可获取性
IP 地址在网络通信中IP 地址是较为容易被获取和查看的。例如通过网络命令如 ping、traceroute 等或者在网络配置信息中都可以很方便地获取到设备的 IP 地址。而且在互联网应用中服务器通常可以获取到客户端设备的 IP 地址用于记录访问信息、进行流量控制等。MAC 地址相对来说MAC 地址的获取没有 IP 地址那么直接。在局域网中可以通过一些网络管理工具或者特定的命令如在 Windows 系统中使用 arp -a 命令来查看本地网络中设备的 MAC 地址。但在跨网络的情况下由于 MAC 地址主要在数据链路层起作用通常不会像 IP 地址那样在网络传输过程中被广泛暴露和获取。 假设你在家中使用手机连接无线路由器上网想要访问百度网站。 生活例子 把整个互联网想象成一个巨大的城市每一个网络设备就像这个城市中的一栋房子或一个单位。 IP 地址相当于城市中的街道地址和门牌号用于在整个城市范围内定位和区分不同的房子或单位。比如你在网上购买了一件商品商家的服务器要把商品信息和订单数据发送给你家附近的快递站点这个过程中就需要用到你的 IP 地址来确定大致的位置范围。数据在互联网的 “街道” 上传输经过多个路由器 “交通指挥员” 的指引根据 IP 地址找到你所在的网络区域就像快递员根据街道地址找到你所在的小区。 MAC 地址类似于房子或单位内的具体房间号用于在一个特定的区域或网络内部精确地找到目标设备。当快递员到达你所在的小区后需要根据具体的房间号把快递送到你家。在网络中也是如此当数据到达你家所在的局域网比如家庭网络或公司网络后就需要通过 MAC 地址来找到具体的设备比如你的手机、电脑等。路由器就像小区的物业管理员它会根据 MAC 地址将数据准确地发送到对应的设备上。
三、端口号和PID
端口号Port Number和 PIDProcess ID进程标识符是计算机领域中两个不同但又相关的概念以下从定义、用途、特点等方面阐述它们的区别和联系
定义 端口号是传输层协议如 TCP 和 UDP的一个概念用于标识同一台主机上的不同应用程序或服务。它是一个 16 位的无符号整数取值范围是 0 - 65535 可看作是应用程序或服务在网络通信中的 “门牌号”。PID是操作系统为正在运行的进程分配的唯一标识符。在操作系统中每一个正在运行的程序实例都对应一个进程系统通过 PID 来识别、管理和控制这些进程就像每个人有独一无二的身份证号一样。
用途 端口号在网络通信里当一台主机向另一台主机发送数据时不仅要知道目标主机的 IP 地址还得明确数据要交给目标主机上的哪个应用程序。端口号就是用于在接收方主机上区分不同应用程序或服务的。比如HTTP 服务默认使用 80 端口当我们在浏览器中访问网页时浏览器发送的请求就会发往服务器的 80 端口让服务器知道是 HTTP 请求。PID主要用于操作系统内部的进程管理。操作系统依靠 PID 来执行诸如进程调度、资源分配如 CPU 时间、内存等、进程间通信、结束进程等操作。比如当我们在任务管理器中想要结束某个程序进程时系统就是根据 PID 来定位并终止对应的进程。
特点 端口号一些端口号被标准化作为特定服务的默认端口这就是众所周知的 “知名端口”0 - 1023比如 21 端口用于 FTP 服务、22 端口用于 SSH 服务等1024 - 49151 是注册端口分配给用户进程或应用程序49152 - 65535 是动态 / 私有端口一般由操作系统在需要时随机分配给应用程序。PID在进程的生命周期内是唯一的但进程结束后其 PID 可能会被操作系统回收并重新分配给新的进程。而且不同的操作系统对 PID 的取值范围和管理方式可能有所不同。
联系
在网络编程和多进程应用中端口号和 PID 存在一定关联。当一个应用程序开启一个网络服务并绑定到某个端口号时操作系统会为这个运行的应用程序进程分配一个 PID。通过 PID 可以找到对应的进程进而对绑定特定端口号的服务进行管理。例如当我们要停止一个占用特定端口的网络服务时可以先通过端口号找到对应的进程 PID然后使用操作系统命令根据 PID 来终止该进程。
四、TCP和UDP协议
端口号在网络通信里当一台主机向另一台主机发送数据时不仅要知道目标主机的 IP 地址还得明确数据要交给目标主机上的哪个应用程序。端口号就是用于在接收方主机上区分不同应用程序或服务的。比如HTTP 服务默认使用 80 端口当我们在浏览器中访问网页时浏览器发送的请求就会发往服务器的 80 端口让服务器知道是 HTTP 请求。PID主要用于操作系统内部的进程管理。操作系统依靠 PID 来执行诸如进程调度、资源分配如 CPU 时间、内存等、进程间通信、结束进程等操作。比如当我们在任务管理器中想要结束某个程序进程时系统就是根据 PID 来定位并终止对应的进程。端口号一些端口号被标准化作为特定服务的默认端口这就是众所周知的 “知名端口”0 - 1023比如 21 端口用于 FTP 服务、22 端口用于 SSH 服务等1024 - 49151 是注册端口分配给用户进程或应用程序49152 - 65535 是动态 / 私有端口一般由操作系统在需要时随机分配给应用程序。PID在进程的生命周期内是唯一的但进程结束后其 PID 可能会被操作系统回收并重新分配给新的进程。而且不同的操作系统对 PID 的取值范围和管理方式可能有所不同。
TCP传输控制协议Transmission Control Protocol 协议以下介绍 TCP 协议和 UDP用户数据报协议User Datagram Protocol 协议
连接特性 TCP 协议是面向连接的协议。就像打电话在数据传输前发送方和接收方需要通过 “三次握手” 建立连接确定双方准备好传输数据传输结束后还需 “四次挥手” 断开连接。这种连接机制确保了数据传输的有序性和可靠性。
UDP 协议是无连接的协议。类似于邮寄信件发送方无需事先与接收方沟通确认直接将数据报发送出去不用建立和维护连接所以传输速度相对较快。
数据可靠性 TCP 协议提供可靠的数据传输服务。它会对发送的数据进行编号和确认接收方收到数据后会向发送方发送确认信息。如果发送方在规定时间内未收到确认就会重发数据同时TCP 还具备流量控制和拥塞控制功能能根据网络状况调整数据发送速率避免网络拥塞保证数据无差错、不丢失、不重复且按序到达。UDP 协议不保证数据传输的可靠性。发送方将数据报发出后不关心数据是否能正确、完整地到达接收方也没有重传机制、流量控制和拥塞控制等可能会出现数据丢失、重复或乱序的情况。
传输效率与应用场景 TCP 协议由于要建立连接、进行确认、重传等操作会有一定的额外开销传输效率相对较低。适用于对数据准确性要求极高的场景比如文件传输FTP、网页浏览HTTP、电子邮件SMTP、POP3 等这些场景不允许数据出现错误。UDP 协议没有连接建立和复杂控制机制传输效率高、延迟低。常用于对实时性要求高、能容忍一定数据丢失的场景例如视频直播、在线游戏、语音通话等这些场景更注重数据的及时传输少量数据丢失对整体体验影响较小。
数据格式
TCP 协议首部较长通常为 20 字节不包含选项字段包含源端口号、目的端口号、序号、确认号、控制位等众多字段用于实现连接管理、可靠性传输等功能。UDP 协议首部简单仅 8 字节包含源端口号、目的端口号、长度、校验和数据传输相对简单直接。 五、网络字节序 TCP 协议提供可靠的数据传输服务。它会对发送的数据进行编号和确认接收方收到数据后会向发送方发送确认信息。如果发送方在规定时间内未收到确认就会重发数据同时TCP 还具备流量控制和拥塞控制功能能根据网络状况调整数据发送速率避免网络拥塞保证数据无差错、不丢失、不重复且按序到达。UDP 协议不保证数据传输的可靠性。发送方将数据报发出后不关心数据是否能正确、完整地到达接收方也没有重传机制、流量控制和拥塞控制等可能会出现数据丢失、重复或乱序的情况。TCP 协议由于要建立连接、进行确认、重传等操作会有一定的额外开销传输效率相对较低。适用于对数据准确性要求极高的场景比如文件传输FTP、网页浏览HTTP、电子邮件SMTP、POP3 等这些场景不允许数据出现错误。UDP 协议没有连接建立和复杂控制机制传输效率高、延迟低。常用于对实时性要求高、能容忍一定数据丢失的场景例如视频直播、在线游戏、语音通话等这些场景更注重数据的及时传输少量数据丢失对整体体验影响较小。TCP 协议首部较长通常为 20 字节不包含选项字段包含源端口号、目的端口号、序号、确认号、控制位等众多字段用于实现连接管理、可靠性传输等功能。UDP 协议首部简单仅 8 字节包含源端口号、目的端口号、长度、校验和数据传输相对简单直接。 TCP 协议由于要建立连接、进行确认、重传等操作会有一定的额外开销传输效率相对较低。适用于对数据准确性要求极高的场景比如文件传输FTP、网页浏览HTTP、电子邮件SMTP、POP3 等这些场景不允许数据出现错误。UDP 协议没有连接建立和复杂控制机制传输效率高、延迟低。常用于对实时性要求高、能容忍一定数据丢失的场景例如视频直播、在线游戏、语音通话等这些场景更注重数据的及时传输少量数据丢失对整体体验影响较小。 TCP 协议首部较长通常为 20 字节不包含选项字段包含源端口号、目的端口号、序号、确认号、控制位等众多字段用于实现连接管理、可靠性传输等功能。UDP 协议首部简单仅 8 字节包含源端口号、目的端口号、长度、校验和数据传输相对简单直接。
定义
网络字节序采用大端字节序Big - Endian即把数据的高位字节存放在低地址位低位字节存放在高地址位。比如对于一个 16 位整数 0x1234在网络字节序下其在内存中的存储顺序是先存 0x12高位字节再存 0x34低位字节 。
与主机字节序对比
主机字节序指的是计算机内部存储数据的字节顺序不同的计算机架构可能采用不同的主机字节序主要有大端字节序和小端字节序Little - Endian低位字节存放在低地址位高位字节存放在高地址位。例如x86 架构的计算机通常采用小端字节序。当在网络中进行数据传输时由于不同主机的字节序可能不同就需要统一的字节序标准这便是网络字节序存在的意义。
作用
网络字节序的作用是确保不同主机之间在网络通信时数据能够被正确解析。发送方在发送数据前需要将主机字节序的数据转换为网络字节序接收方在收到数据后要把网络字节序的数据转换为主机字节序这样才能保证数据在不同主机间的准确传输和理解。例如在 TCP/IP 协议栈中所有在网络上传输的多字节数据如 IP 地址、端口号等都需要按照网络字节序进行组织和传输。
应用场景
在网络编程中如使用 Socket 进行编程时涉及到多字节数据的传输都要遵循网络字节序。比如在设置 Socket 地址结构中的端口号和 IP 地址等字段时需要调用相应的函数如 htons、htonl 等将主机字节序转换为网络字节序h 表示主机字节序n 表示网络字节序s 表示 shortl 表示 long 在接收数据时也要使用 ntohs、ntohl 等函数将网络字节序转换为主机字节序。 六、socket编程接口
基本概念
Socket套接字可看作是网络通信的端点就像电话系统中的电话接口通过它不同的程序能在网络中发送和接收数据。它既可以用于同一台计算机上不同进程间的通信如 UNIX 域套接字也能用于不同计算机之间的网络通信如基于 TCP/IP 协议的套接字 。
常用函数
socket()用于创建一个套接字描述符确定套接字的类型如流式套接字 SOCK_STREAM基于 TCP 协议提供可靠的面向连接的通信数据报套接字 SOCK_DGRAM基于 UDP 协议提供无连接的通信 、协议族如 AF_INET 表示 IPv4 协议族等。示例代码int sockfd socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);若成功则返回一个非负整数的套接字描述符失败返回 - 1。bind()将套接字与特定的地址和端口绑定。在服务器端通常需要绑定一个众所周知的端口以便客户端能够连接到它。对于 IPv4 地址需要构建一个 struct sockaddr_in 结构体来指定地址和端口信息。示例代码
struct sockaddr_in server_addr;
server_addr.sin_family AF_INET;
server_addr.sin_port htons(8888);
server_addr.sin_addr.s_addr INADDR_ANY;
bind(sockfd, (struct sockaddr *)server_addr, sizeof(server_addr));listen()仅用于服务器端使套接字进入监听状态准备接受客户端的连接请求。第二个参数指定了等待连接的最大队列长度。示例listen(sockfd, 5); 。accept()服务器端使用该函数接受客户端的连接请求。当有客户端连接时它会返回一个新的套接字描述符用于与该客户端进行通信而原来的套接字仍继续监听其他连接请求。示例int client_sockfd accept(sockfd, (struct sockaddr *)client_addr, client_addr_len);其中 client_addr 用于存储客户端地址信息。connect()客户端使用此函数发起与服务器的连接。参数与 bind 类似用于指定要连接的服务器地址和端口。示例connect(sockfd, (struct sockaddr *)server_addr, sizeof(server_addr)); 。send()/recv()用于在已经建立连接的套接字上发送和接收数据。send 用于发送数据recv 用于接收数据。示例send(sockfd, buffer, strlen(buffer), 0);recv(sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0); 。close()用于关闭套接字释放相关资源。示例close(sockfd); 。
应用场景
客户端 - 服务器模型是最常见的应用场景。服务器通过上述函数绑定端口并监听等待客户端连接客户端则使用 connect 连接到服务器双方建立连接后通过 send 和 recv 进行数据交互如 Web 服务器与浏览器之间的通信、文件服务器与客户端的文件传输等。分布式系统在分布式系统中不同节点之间通过 Socket 编程接口进行通信和数据交换实现分布式计算、数据共享等功能。实时通信如在线游戏、视频会议等应用通过 Socket 编程接口实现实时的数据传输虽然可能会结合 UDP 协议以满足低延迟要求但也会使用一些机制来提高数据可靠性。 总结
文件传输与网络架构FTP 通信依应用层、传输层、网络层和数据链路层交互经封装、转发、解封装完成。网络通信中主机靠网卡经各层实现数据传输各层与设备协同保障通信。网络标识IP 地址是网络层逻辑地址分 IPv4 和 IPv6有静态与动态分配方式用于广域网通信MAC 地址是数据链路层物理地址固化于设备全球唯一用于局域网通信。进程与服务标识端口号是传输层概念标识主机应用程序或服务有知名、注册、动态端口之分PID 是操作系统为进程分配的唯一标识符用于进程管理二者在网络编程中有联系。传输协议TCP 面向连接可靠有额外开销适用于对准确性要求高场景UDP 无连接不可靠效率高、延迟低适用于实时性要求高场景。字节序网络字节序采用大端字节序与主机字节序可能不同在网络通信中用于保障数据解析准确网络编程需按其组织和转换多字节数据。socket 编程Socket 是网络通信端点其编程接口有创建、绑定、监听、连接、收发、关闭等函数广泛应用于客户端 - 服务器模型、分布式系统和实时通信等场景。
