Linux：网络编程

目录

1.基础知识

1.1网络干的事

1.2协议

1.3国际通用协议模型

        1.OSI模型：理想模型（7层——物数网传会表应，最全，每一层功能不一样）

        2.TCP/IP模型（实用模型-OSI 模型的简化版）：

1.3国际通用模型协议

        1.3.1.应用层：

        1.3.2.传输层（网络编程主要处理的就是它）

        1.3.3 网络层

        1.3.4 网络接口层

2.网络的配置及相关命令

2.1虚拟机网络的两种工作模式：

2.2相关命令

3.UDP通信

3.1套接字

3.2函数接口

1.基础知识

1.1网络干的事

        传递信息。（IT：Information Technology）

1.2协议

        通信双方约定的一套通信标准（只有有协议才能破译对方发的是啥）。接下来我将学习的协议是国际通用标准，在国际上通用。（私有协议使用范围更小。）

1.3国际通用协议模型

        1.OSI模型：理想模型（7层——物数网传会表应，最全，每一层功能不一样）

应用层：要传递的数据和信息

表示层：是否对数据加密、以何种形式表示（只要通过设备，就会有信息安全问题）

会话层：是否需要建立会话链接（如看直播，进行连续收发，避免发一次收一次）

传输层：传递数据的方式【①数据包传输：一包一包地法  ②流式传输：先建立一个通道，传输是连续的】（类似快递：空运，陆运…）

网络层：数据的路由（数据从A到达B）（跨局域网的通信）

数据连接层：局域网内部的通信

物理层：物理介质的连接

搞懂理想模型推荐书目：

        2.TCP/IP模型（实用模型-OSI 模型的简化版）：

应用层：（由应用层，表示层，会话层合并）传输的数据——为用户提供所需要的各种服务

传输层：传输的方式

网络（际）层：如何发送数据——主要解决主机到主机的通信问题。

网络接口层：（由数据链路层，物理层合并）物理接口

注意：每一层完成的功能和OSI模型是一样的

1.3国际通用模型协议

        1.3.1.应用层：

                HTTP协议：超文本传输协议（超文本：一个文本里既包含字又包含图，视频等等，如网页）（网页-存于服务器->性能很强大的电脑->作用：为网络中的主机提供服务。  每次查看网页，本质上是从服务器下载网页到本地，每次下载网页这种功能就具象成了一种HPTTP这种协议）

                HTTPS协议：加密后的HTTP协议。加密传输，收到后解密，更安全（传输超文本携带密码，防止钓鱼网站）【所以 HTTPS协议用得比 HTTP协议更多】

                DNS协议：域名解析协议（将域名转换成IP地址）【∵①域名更容易记忆②不同地域的服务器可以设置相同的域名，输入域名可以方便访问最近的那个服务器】

                TELNET协议：远程登陆协议

                SMTP协议：邮件传输协议

                MQTT协议：物联网传输协议——本质上是向服务器发送链接，可以向服务器发消息或者订阅服务器的消息，广泛用于物联网，∵通信量特别小

                RTSP协议：流媒体协议，用于视频

                …

        1.3.2.传输层（网络编程主要处理的就是它）

                UDP协议：用户数据报协议（数据报：一包一包地传递        问题：易丢包，对方有没有收到，这个地址对不对，都无反馈）

特点：①UDP资源开销比较小

           ②UDP传输机制简单

           ③UDP传输不安全、不可靠

                TCP协议：传输控制协议 

特点：①TCP资源开销比较大（因为包头长）

           ②TCP机制复杂

                ——通信前： 通过 “三次握手” 机制建立通信（SYN：请求应答信号“听到请回答”）（ACK：应答信号）

                ——通信过程中：确认机制（以对方收到多少字节为准而不是我发了多少字节）

                ——流量控制、拥塞控制【可以调节发送窗口和接收窗口进行流量控制】（如百度网盘下载的很慢-通过调节流量控制）

                ——通信结束后： ”四次挥手“ 结束连接（FIN：结束连接）

           ③TCP传输安全、可靠

        1.3.3 网络层

                IPv4协议（IP地第4个版本version4）：

1.192.168.0.107

        IP地址 == 网络位（192.168.0） + 主机位（107号主机）

2.网络位：指在哪个网段之内，网段都有编号，一个网段就是一个局域网编号（192.168.0）

   网段号：网络位不变 ，主机位全为0。如（192.168.0.0）

3.子网掩码：用来区分IP地址的网络位和主机位，子网掩码是1的部分表示网络位，子网掩码是0的部分表示主机位【∵有可能前三部分是网络位，第四部分是主机位；也可能前两部分是网络位，后两部分是主机位】

        应用：网络位相同的IP地址可以直接通信，网络位不同（则局域网不同）不能直接通信，不同局域网通信需要借助路由器完成数据的转发

4.一个局域网内能容纳主机的个数 :2^主机位-2 （减去网段号和广播地址） 网段号：(网络位不变，主机位全为0）   【用于标识局域网】       不能使用

广播地址：(网络位不变，主机位全为1)  【只要发一条信息，局域网内都所有主机能收到】                           不能使用

5.IP地址的分类

6.公有地址和私有地址

        公有地址:能够直接上互联网的地址，如服务器IP地址（需向移动电信连通运营商申请）         私有地址:只有局域网内能直接访问，不能直接上互联网的地址，需通过地址转换协议转换成公有IP地址上网。谁都先还要公有IP地址，但是因为IP地址有限，所以需私有IP地址来节省共有IP地址。局域网内大家的私有IP地址通过路由器后会转换成一个公有IP地址实现上网（可能一个小区，一个省份就那么几个公有IP地址）

        A类私有IP地址:10.0.0.0-10.255.255.255

        B类私有IP地址:172.16.0.0-172.31.255.255

        C类私有IP地址:192.168.0.0-192.168.255.255

应用:

①同一网段内的IP地址能够直接通信——插上网线直接通信(不同网段也能通信，但是是间接，且必须是公有网段)

②  交换机不能跨局域网通信，只有路由器可以跨局域网通信，现在把交换机和路由器做一起了

                IPv6协议（IP地第6个版本version6）（不过多讲解）

                ARP协议：根据IP地址（IP地址不唯一）获取MAC地址（网卡地址，唯一）

                RARP协议：根据MAC地址获取IP地址

应用：跨局域网通信使用IP地址，局域网内部通信使用MAC地址

        1.3.4 网络接口层

                硬件设计会用到

2.网络的配置及相关命令

2.1虚拟机网络的两种工作模式：

2.1.1桥接模式：

Ubuntu与Windows网络相互独立，每个系统会单独分配一个IP地址

可以作为局域网的服务器（因为IP地址独立）

作为服务器端使用必须使用桥接模式，因为Ubuntu必须有一个真实的独立的IP地址

2.1.2NAT模式

1.Ubuntu与Windows网络关联，Ubuntu相当于Windows一个软件，Ubuntu lP地址是虚拟出来的，无法作为服务器

2.无法作为局域网服务器

作为客户端所用优先选择NAT模式，因为Windows有网，Ubuntu就有网

2.2相关命令

ifconfig命令:

功能：查看网卡的IP地址

ifconfig ifconfig 网卡名 IP地址/24 up

#将ens33网卡设置为192.168.0.108,子网掩码设置为255.255.255.0启动网卡

ifconfig ens33 192.168.0.108/24 up

#关闭/开启网卡

ifconfig 网卡名 down/up

示例：

ping命令

发送连接请求，测试与某个IP地址是否能够连通 ping www.baidu.com

只要能ping通，就能通信

3.UDP通信

3.1套接字

3.2函数接口

socket

原型：int socket(int domain,int type,int protocol);

头文件：#include <sys/types.h>    /* See NOTES */               #include <sys/socket.h>

功能：创建一个用来进行套接字通信的终端节点

参数：

        domain:AF_INET   IPv4协议族

        type:SOCK_DGRAM   数据报套接字

        protocol:0      UDP通信

返回值：

        成功返回新的文件描述符

        失败返回-1

示例：

sendto

原型：ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,                                         const struct sockaddr *dest_addr,socklen_t addrlen);

头文件：#include <sys/types.h>    /* See NOTES */               #include <sys/socket.h>

功能：向另一个套接字发送信息

参数：

        sockfd:使用socket创建获得套接字

        buf:发送内容的空间的首地址

        len:发数据的长度

        flags:发送的属性，默认为0

        dest_addr:目的IP的空间的首地址

        addrlen:目的IP的大小

返回值：

        成功返回发送的字节数

        失败返回-1

示例：

htons

原型：         uint32_t htonl(uint32_t hostlong);

        uint16_t htons(uint16_t hostshort);

        uint32_t ntohl(uint32_t netlong);

        uint16_t ntohs(uint16_t netshort);

功能:

        本地字节序与网络字节序的转换

        h:host 本地         n:net网络         l:long 长整型  IPV4         s:short 短整型  IPV4

        htons:将本地字节序转换为网络字节序

inet_addr

原型：in_addr_t inet_addr(const char *cp);

功能:         将字符串IP地址转换为32位的IP地址 参数:         cp:字符串IP地址

返回值:         32位结构体IP地址

测试——编写程序实现UDP发端，从终端接收字符串发送给接收端

接收软件：

        wltszs4.3.29.exe

前提：

        1.关闭防火墙/杀毒软件

        2.关闭windows Defencer

        3.关闭windows 防火墙

代码：

结果：