网络编程:网络编程基础

一、网络发展

1.TCP/IP两个协议阶段

TCP/IP协议已分成了两个不同的协议:

用来检测网络传输中差错的传输控制协议TCP

专门负责对不同网络进行2互联的互联网协议IP

2.网络体系结构

OSI体系口诀:物链网输会示用

2.1网络体系结构概念

每一层都有自己独立的功能

分层的好处:

1.各层之间独立,每一层都不需要知道下一层如何实现,而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,而别的层不受影响

3.易于实现和维护

4.促进标准化工作

2.2 OSI模型

2.3TCP/IP协议体系

2.4TCP/IP常见协议

应用层:

HTTP:超文本传输协议 万维网的数据通信的基础

FTP: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: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: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: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: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: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: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: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:地址解析协议 通过IP地址获取对方mac地址

RARP:逆向地址解析协议 通过mac地址获取ip地址

二、TCP和UDP的异同(重点)

共同点:同属于传输层的协议

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

三、网络编程基础

1.字节序

网络字节序规定必须使用大端存储

使用方式:发送端发送多字节整数时,先将多字节整数转为网络字节序,然后在网络中进行传输

接收端接收到网络字节序后,转换为自己的主机字节序进行使用即可

系统提供了有关主机字节序和网络字节序数据之间相互转换的函数

主机:host

网络:network

转换:to

uint32_t htonl(uint32_t hostlong); //将4字节无符号整数的主机字节序转换成网络字节序,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成网络字节序,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成主机字节序,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成主机字节序,参数是网络字节序,返回值是主机字节序

2.ip地址

ip地址的分类

1、IPv4:采用一个4字节无符号整数存储,32bit,取值范围:【0,2^32-1】

局域网:local area network (LAN)

广域网:wide area network(WAN)

2、IPv6:采用16字节无符号整数存储,128bit,取值范围: [0, 2^128-1]

ip地址的划分

由于ip地址本身数字比较庞大,而且没有规律,为了更加方便有效的寻径,我们将IP进行二级划分,划分成两部分,分别是网络号和主机号

ip = 网络号 + 主机号

网络号:确定计算机从属的网络,在同一个网络下的多个主机的ip地址网络号都一样

主机号:标识设备在该网络中的主机编号

|------|----------------------------|-----------|------------|-------------|
| A类地址 | 0.0.0.0~127.255.255.255 | 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 |

ip地址点分十进制

为了方便记忆,我们将四字节ip地址的整数的每一个字节转换成十进制数,并使用点分割,组成一个字符串,这个字符串就是ip地址的点分十进制

但是,在网络传输中,ip地址展现的是4字节无符号整数的形式,所以在传输ip地址时,需要考虑字节序的问题

系统给大家提供了点分十进制与4字节无符号整数转换的函数

address:地址

network:网络

to:转换

in_addr_t inet_addr(const char *cp);

功能:将点分十进制的ip地址转换为4字节无符号整数的网络字节序

参数:点分十进制

返回值:对应的4字节无符号整数的网络字节序

char *inet_ntoa(struct in_addr in);

功能:将ip地址的4字节无符号整数的网络字节序转换为点分十进制的字符串

参数:ip地址的网络字节序 返

回值:点分十进制字符串

3.端口号 pork

1> 为了区分同一主机上的多个进程,使用端口号来进行处理

2> 端口号是一个2字节的无符号整数存储,取值范围【0,65535】

3> 网络通信中两个决定性因素:IP + 端口号

4> 端口号的分类:

众所周知的端口号:

0~1023端口我们编程时候不要使用,是那些"VIP"应用程序占了

TCP 21端口:FTP文件传输服务

TCP 23端口:TELNET终端仿真服务

TCP 25端口:SMTP简单邮件传输服务

TCP 110端口:POP3邮局协议版本3

TCP 80端口:HTTP超文本传输服务

TCP 443端口:HTTPS加密超文本传输服务

UDP 53端口:DNS域名解析服务

UDP 69端口:TFTP文件传输服务

TCP和UDP的端口号是相互独立的

可以使用的:1024~49151,就是我们平时编写服务器使用的端口号

临时端口号:49152~65535,这部分是客户端运行时候动态选择的

4.域名解析

域名服务器(Domain Name server):用来处理IP地址和域名之间的转换。

域名系统(Domain Name System,DNS):域名翻译成IP地址的软件

一个域名,可以绑定多个ip

域名结构

例如域名 http: www.baidu.com.cn 从右向左看

cn为高级域名,也叫一级域名,它通常分配给主干节点,取值为国家名,cn代表中国

com为网络名,属于二级域名,它通常表示组织或部门

中国互联网二级域名共40个,edu表示教育部门,com表示商业部门,gov表示政府,军队mil等等

baidu为机构名,在此为三级域名,表示百度

www:万维网world wide web,也叫环球信息网,是一种特殊的信息结构框架。

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