网络编程之网络编程预备知识

网络编程预备知识

1. 网络编程

1.1 网络通信

通信/通讯需要具备两个基本条件：

物理媒介（物理层面）
- 网线，光纤
协议（软件层面）
网络通信协议

1.2 网络协议层次模型

层次：把不同的功能封装成不同功能模块。

为什么叫做层次？

因为被封装的模块只能按照已有顺序进行调用，不能越级调用

复制代码

  模块（用户层）----
  B 模块（OS层）----
  C 模块（硬件层）
  A模块不能直接调用C模块，只能通过先调用B模块的接口，通过B模块的接口来调用C

1.2.1 `OSI`七层模型

应用层
表示层
会话层
传输层
网络层
数据链路层
硬件层

1.2.2 `TCP/IP`四层模型

应用层
- 应用协议：http , https , tftp , ftp , DNS , QQ, BT协议,
传输层
- 主要作用：解决数据如何传输的问题
- 协议：TCP，UDP
  - TCP ： Transmission Control protocol 传输层控制协议
    - 是一种面向连接的传输层协议，它可以提供高可靠的通信。
      - 高可靠的通信：即数据无误、数据无丢失、数据无失序、数据无重复到达的一种通信
    - 建立连接/断开连接
      - 三次握手和四次挥手
    - 重发机制 ：在 数据传输阶段 ，如果发送方没有在一定时间内收到接收方的确认应答（ACK），就会重新发送之前发送的数据报文，以确保数据能够可靠地到达接收方
    - "面向连接"：意味着在正式通信之前发送，方和接收方需要先建立一条虚拟的连接通道（使用三次握手），通信结束后再拆除这条连接(使用四次挥手)
  - UDP ：User Datagram Protocol 用户数据报协议
  - 它是不可靠的无连接协议。
    - 在数据发送之前，因为不需要进行连接就可以直接发送数
  - "实时应用"
网络层
IP ：IP地址（网卡的逻辑上的编号)
- ICMP
- IGMP
设备驱动与硬件层
- 硬件：
  - 网卡
  - 网线
- MAC 协议：
  - MAC地址（网卡的物理地址 48bits ）

1.3 网络数据怎么传输

分层传输：

封包过程
拆包过程

1.4 某硬件的功能

路由器：主要功能"路由"
- 选择网络数据包的下一站。
网关：连接两个或以上网络
交换机（switch）:
- 扩展网口
- 有源：增强信号
猫（modern）：调制解调器
- adsl猫
- 光纤猫

2. 互联网地址(`IP`地址)

互联网：internet

互联网上的每一个接口（网卡）都必须要有一个唯一的internet地址（也叫：IP地址）。协议上的逻

辑地址。

进行通信的时候，用到这个IP地址唯一标识一台主机（一个网卡）
IPV4地址：

32bits IP地址

IPV6地址：

128bits IP地址

IPV4地址有32bits，怎么区分？

一般将一个IPV4网络地址分为两步：

按照日常生活中的电话号码类似：
- 区号
- 主机号
- 0731-888888 : 0731区号、888888主机号
IPV4地址的32bits
- 网段号：用来标识某个网段
  - 在IPV4地址用连续高位表示网段号
- 主机号：用来标识特定网段中的特定主机的
  - 在IPV4地址用连续底位表示主机号
IPV4地址：32bits用点分式来表示一个IP地址
- 每8个bit位为一组，中间用.进行分割
  - 比如：

c 复制代码

1010010 01001001 10001100 00000010 --> 不是给人看 给计算机看的
210.73.140.2 -->给人看的，点分式字符串

2.1 `IPV4`地址分类

A类地址：最高位bit位为0,网络号7bits,主机号24bits
- IPV4地址的范围：0.0.0.0 ~ 127.255.255.255
复制代码
```
  00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 ---> 0.0.0.0
  01111111 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 ---> 
  127.255.255.255
```
- 私有地址范围：10.0.0.0~10.255.255.255
B类地址：最高位bit位为10,网络号14bits,主机号16bits
- IPV4地址的范围：128.0.0.0 ~ 191.255.255.255
C 复制代码
```
10000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 ---> 128.0.0.0
10111111 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 ---> 
191.255.255.255
```
- 私有地址范围：172.16.0.0~172.31.255.255
C类地址：最高位bit位为110,网络号21bits,主机号8bits
- IPV4地址的范围：192.0.0.0 ~ 223.255.255.255
- 私有地址范围：192.168.0.0~192.168.255.255
- D类地址：最高位bit位为1110,(多播组号28bit)
- 224.0.0.0 ~ 239.255.255.255
- E类地址：最高位bit位为11110(留待使用)
- 240.0.0.0 ~ 247.255.255.255
在设置一个IP地址，还是可以指定这个地址中哪些bits位是网段号、哪些是主机号。
netmask（子网掩码）：就是用来指定一个IP中，哪些是网段号，哪些是主机号
netmask子网掩码：为1的bit位就是网段号，为0的bit位就是主机号
c 复制代码
```
netmask : 255.255.254.0
192.168.1.4 和 192.168.2.5 是不是同一个网段 ×不是同一个网段
11111111 11111111 11111110 00000000 子网掩码
xxxxxxxx xxxxxxxx 00000001 xxxxxxxx 192.168.1.4
xxxxxxxx xxxxxxxx 00000010 xxxxxxxx 192.168.2.5
```
IP地址是用来唯一的表示网络上的一台主机的，一台主机可能有多个网络应用程序。

2.2 端口号

TCP和UDP采用16bits的端口用来标识应用程序

`IP地址只能唯一标识网络中的主机，但是每台主机上面的网络应用不止一个。既然有多个应用在跑。

从传输层角度划分：

TCP应用
UDP应用

TCP和UDP的应用端口号是独立。

一台主机的网络应用由：IP地址+传输层协议（TCP/UDP）+端口号进行确定。

端口号由IANA（internet Assigned Number Authority）管理

比较出名端口：1~1023

ftp : 21
http :80
注册端口：1024~49151
动态和私有端口：49152~6553