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的协议的集合。
两类非常重要的体系结构:OSI和 TCP/IP。
OSI模型相关的协议已经很少使用，但模型本身非常通用
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 二层交换机，三层交换机
TCP/IP协议族体系
TCP/IP协议族体系是Internet事实上的工业标准。
TCP：传输控制协议
IP：互联网协议
UDP：用户数据报协议
ICMP：互联网控制消息协议
......
一共有四层：应用层，传输层，网络层，网络接口和物理层
每一层都负责不同的功能，并通过接口与相邻层进行交互
网络各层的协议解释
1.网络接口和物理层
mac地址：48位全球唯一，网络设备的身份标识
ARP:地址解析协议，IP地址找到mac地址
RARP:mac地址--找到IP地址
PPP协议：拨号协议（GPRS/3G/4G）
2.网络层
IP地址
IP协议：Internet protocol(分为IPv4和IPv6)
ICMP:Internet控制管理协议，Ping 命令属于ICMP
IGMP:Internet分组管理协议，广播和组播
3.传输层
TCP:（Transfer Control protocol,传输控制协议）提供面向连接的，一对一的可靠传输的协议
数据无误，数据不丢失，数据无失序
适用场景 ：
适合对传输质量 要求较高 ，以及传输大量数据的通信
在需要可靠数据传输的场合，通常适用TCP协议
MSN/QQ等即时通讯软件的用户登录账号管理相关的功能通常采用TCP协议
UDP：（user Datagram Protocol,用户数据报协议）：提供不可靠，无连接的传输协议
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）
在接收数据，给出应答较困难的网络中适用UDP（如无线网络）
适合于广播/组播式通信中
MSN/QQ/Skype等即时通讯软件的点对点文本通讯 以及音视频通讯常采用UDP协议
流媒体,VOD,VoIP,IPTV等网络多媒体服务中通常采用UDP方式进行实时数据传输
SCTP:（Stream Control Transmission Protocol:流控制传输协议），TCP的增强版 ，他能实 现多主机 ，多链路的通信。
4.应用层
网页访问协议：HTTP/HTTPS
邮件发送接收协议：POP3(收)/SMTP(发)，IMAP(可接受邮件的一部分) FTP：文件传输协议
Telnet/ssh:远程登录
嵌入式相关：
NTP:网络时钟协议
SNMP:简单网络管理协议（实现对网络涉及集中式管理）
RTP/RSTP:用于传输音视频的协议（安防监控）
网络的封包和拆包
封包：指将用户数据按照一定的规则和格式封装成数据包
封包以便在网络中进行传输的过程。这个过程包括将用户数据分割成适合网络传输的数据块（没每次经过一个阶段就会增加一个控制信息），并为每个数据块添加必要的控制信息（如源地址、目的地址、长度、校验和等），最终形成一个完整的数据包。
封包过程：
- 数据分割：将要传输的数据按照一定的大小（如MTU，最大传输单元）进行分割，形成多个小的数据块。
- 添加控制信息：为每个数据块添加必要的控制信息，如源地址、目的地址、数据包长度、校验和等。这些信息通常被封装在数据包的头部（Header）中。
- 封装成数据包：将添加了控制信息的数据块按照特定的协议格式进行封装，形成一个完整的数据包。
拆包：收方在收到数据包后，根据数据包中的控制信息将其还原成原始用户数据的过程
即封包的逆过程，包括从数据包中剥离控制信息，并将剩余的数据块重新组合成原始的用户数据。
拆包过程：
- 解析数据包：接收方首先解析数据包的头部信息，获取数据包的来源、目的地、长度和校验和等控制信息。
- 剥离控制信息：将数据包中的控制信息剥离出来，以便后续处理。
- 数据重组：根据数据包中的长度信息，将剩余的数据块按照顺序重新组合成原始的用户数据。
粘包：发送方发送的多个小数据包被接收方一次性接收，形成一个大的数据包。这可能是由于TCP的"流"特性以及网络状况等因素造成的。在执行拆包时，有可能导致数据包大小超过接收方的缓冲区大小，会把大的数据包拆解成多个小的数据包。
解决办法：
- 发送端给每个数据包添加包首部，包含数据包的长度信息，以便接收端根据长度信息来拆分数据包。
- 将数据包封装为固定长度，如果数据不足，则通过补0等方式填充至固定长度。
- 在数据包之间设置边界，如添加特殊符号等，以便接收端能够识别数据包的边界。
TCP/IP协议下的数据包
MTU：最大传输单元
以太网：1500
mss：网络类型，线路，特性相关
网络预备知识
1.socket
是一个编程接口，是一个特殊的文件描述符（对他执行IO的操作函数，比如read,write,close等），并不 仅限于 TCP/IP协议，面向连接TCP，无连接UDP。
socket代表网络编程的一种资源
分类
1.流式 套接字（SOCK_STREAM）。唯一对应TCP
提供了一个面向连接，可靠的数据传输服务，数据无差错，无重复的发送顺序接收。内射击流量控 制，避免数据流淹没慢的接收方。数据被看作式字节流，无长度限制。
2.数据包 套接字（SOCK_DGRAM）。唯一对应UDP
提供无连接服务器，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。
3.原始套接字（SOCK_RAW）。对应多个协议，发送穿透了传输层
可以对较低层次协议如IP，ICMP直接访问。（可以跳过多个层次）
2.IP地址
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），每个数据包都必须携带目的 IP地址和源IP地址，路由器依靠此信息为数据包选择路由
表示的形式：常用点分形式，如202.38.64.10，最后都会转化成一个32位的无符号整数
mobileIPV6:local IP（本地注册的IP），roma IP(漫游IP)
特殊IP地址 ：
局域网IP： 192.XXX.XXX.XXX 10.XXX.XXX.XXX
广播IP：xxx.xxx.xxx.255 255.255.255.255(全网广播) 网络风暴
组播IP：224.xxx.xxx.xxx ~239.xxx.xxx.xxx
3.端口号
16位数字，1-65535，
为了区分 一台主机接收到 的数据包 应该转交给哪个任务进程处理 ，使用端口号 来区别
预留端口，1-1023（FTP:24, SSH:22, HTTP: 80 ,HTTPS :469）
保留端口：1024-5000（不建议使用）
可以使用的端口： 5000~65535
TCP端口号于UDP端口号独立
网络里的通信是由 IP地址+端口号 来决定的
4.字节序
字节序是指不同的CPU访问内存中的多字节数据时候，存在大小端的问题
如果CPU访问的是字符串，则不存在大小端问题
一般来说X86/ARM ： 小端模式
power/miop:arm作为路由时，大端模式
网络传输的时候采用大端模式
大端小端知识点：
一、定义
- 大端模式（Big Endian）：在这种模式下，数据的高位字节（Most Significant Byte，MSB）存储在内存的低地址中，而数据的低位字节（Least Significant Byte，LSB）则存储在内存的高地址中。这类似于人类从左到右的书写习惯，最高有效位（MSB）在左，最低有效位（LSB）在右。
- 小端模式（Little Endian）：与小端模式相反，数据的低位字节存储在内存的低地址中，而高位字节则存储在内存的高地址中。这类似于逆序书写，从右到左的顺序。
二、示例
以16位整数0x1234为例：
- 在大端模式下，其在内存中的表示是0x12 0x34，即高位字节0x12在前，低位字节0x34在后。
- 在小端模式下，其在内存中的表示是0x34 0x12，即低位字节0x34在前，高位字节0x12在后。
三、优缺点
- 大端模式的优点 ：
- 符号位在所表示的数据的内存的第一个字节中，便于快速判断数据的正负和大小。
- 小端模式的优点 ：
- 内存的低地址处存放低字节，所以在强制转换数据时不需要调整字节的内容（例如，将int的4字节强制转换成short的2字节时，可以直接使用int数据存储的前两个字节）。
- CPU做数值运算时从内存中依顺序依次从低位到高位取数据进行运算，直到最后刷新最高位的符号位，这样的运算方式会更高效。
在网络通信中，由于不同主机可能使用不同的大小端字节序，因此需要在网络协议中明确指定数据的字节序，以确保数据能够正确地被解析。例如，TCP/IP协议栈采用大端字节序进行传输， 因此在网络通信中，如果客户端和服务器运行在不同的体系结构 上（比如一个在小端CPU上，另一个在大端CPU上），就需要 进行字节序的转换。
字节转换函数 ：
把给定系统所采用的字节序称为主机字节序，为了避免不同类别主机之间在数据交换时由于对于字 节序的不同而导致的差错，引入了网络字节序。
主机字节序到网络字节序
u_long htonl(u_long hostlong);
u_short htons(u_short short);
网络字节序到主机字节序
u_long ntohl(u_long hostlong);
u_short ntohs(u_short short);
IP地址的转换
inet_aton()
将strptr所指的字符串转换成32位的网络字节序二进制值
inet_addr()
功能同上，返回转换后的地址 仅适用于IPV4,出错时返回-1。 局限性：不能用于255.255.255.255的转换
inet_ntoa()
将32位网络字节序二进制地址转换成点分十进制的字符串
inet_pton()
int inet_pton(int af, const char* src ,void* dst)
将IPV4/IPV6 的地址转换成binary格式
使用于IPV4/IPV6
能正确处理255.255.255.255的转换问题
参数：
1.地址协议族（AF_INET或AF_INET6）
2.src：是一个指针（填写分点形式的IP地址（主要指IPV4））
dst:转换的结果给到dst
inet_ntop(int af,const void *src,char *dst,socklen_t size)
把ipv4和ipv6的网络字节序变成本地的字符串形式的IP地址 参数
1.af：地址协议族（AF_INET或AF_INET6）
2.src:是一个指针（32）
3.dst:输出结果为32位点分形式的IP地址
4.size：长度