24、网络编程基础概念

网络结构模式

• C/S结构，由客户机和服务器两部分组成，如QQ、英雄联盟

• B/S结构，通过浏览器与服务器进程交互，如4399网页游戏

MAC地址

• 网卡是计算机上用于通信的硬件，而MAC地址就是网卡的地址，每个网卡都有唯一一个MAC地址。MAC地址 由6个部分组成：每个部分 都是一个字节，包含两个16进制数，如 00-16-EA-AE-3C-40
• 另外，MAC地址又称为 局域网地址、 以太网地址、物理地址或硬件地址

IP地址

• IP地址是主机或网络的逻辑（虚拟）地址，它 由4个部分组成：每个部分都是一个字节，包含一个10进制数，如：100.4.5.6。它也可以转换为二进制形式：01100100.00000100.00000101.00000110
• 编码方式
  • A类IP地址：1字节的网络地址，3字节的主机地址。可表示的主机数为256^3 - 2，常用于大型网络。网络地址的第一个位必须为0，因此A类最多表示126个网络（B、C类没有这个限制）
  • B类IP地址：2字节的网络地址，2字节的主机地址。可表示的主机数为256^2 - 2
  • C类IP地址：3字节的网络地址，1字节的主机地址。可表示的主机数为256 - 2=254
  • 特殊网址数字：
    • 0：表示自己，如0.0.0.0
    • 255：广播地址，如（A类）126.123.45.255、（B类）129.123.255.255；或者是用于子网掩码
    • 127：IP地址不能以127作为开头，因为这群IP地址专门用于回路测试，如：127.0.0.1可以代表本机IP地址

子网掩码

• 作用：屏蔽IP地址的一部分，从而区分它的网络部分和主机部分
• 分类：
  • 255一类，如255.255.255.0
  • 其他：192.126.130.66/24，表示 192.126.130.66的子网掩码有24个1即255.255.255.0；192.126.130.66/26，表示 192.126.130.66的子网掩码有26个1
• 具体方法：
  • 求网络部分：对（C类）255.255.255.0 求交集（即&umask）
  • 求主机部分：对（C类）255.255.255.0 取反后求交集（即&~umask）
• 子网掩码的大小与正常IP地址一样

端口

• 一般指的是虚拟端口，是主机通信的进出口。由 端口号 来标记，范围是从 0 到 65535（2^16-1）
• 端口本质上其实是 内存的一个缓冲区，里面运行一个进程。比如，在一个缓冲区（端口）内运行QQ进程，这个缓冲区有一个端口号，外界就可以通过这个端口号与QQ进行通信
• 类型：
  • 周知端口：范围 从 0 到 1023，表示 已经绑定的端口，用户不能使用。也叫知名端口、公认端口或者常用端口
  • 注册端口：范围 从 1024 到 49151，是用户进程可以使用的端口
  • 动态端口：范围是从 49152 到 65535，它的端口号不是认为指定的，而是系统自动（动态）分配的
• 注意，一个应用程序可以有多个端口，比如：QQ即可以打电环，也可以发消息，那么QQ就会有多个端口

网络模型

• OSI七层参考模型（物数网传会表应）

• TCP/IP四层模型（TCP/IP协议族）

• 在 应用层写程序，然后直接调用 传输层和网络层API即可

协议

• 本质上就是 封装数据的规则，也就是 传输的数据包的格式。双方遵守同一套规则，按相同的方法封装和拆解数据

• 常见协议：

  • 应用层常见的协议有：

    • FTP协议（File Transfer Protocol 文件传输协议）
    • HTTP协议（Hyper Text Transfer Protocol 超文本传输协议，一般用从 浏览器 向 服务器 请求数据，数据类型包括文本、图片、音频等）
    • NFS（Network File System 网络文件系统）
    • SSH

  • 传输层常见协议有：

    • TCP协议（Transmission Control Protocol 传输控制协议）
    • UDP协议（User Datagram Protocol 用户数据报协议）

  • 网络层常见协议有：

    • IP 协议（Internet Protocol 因特网互联协议）

    • ICMP 协议（Internet Control Message Protocol 因特网控制报文协议，如 ping

      在网络层就使用ICMP）

  • 网络接口层常见协议有：

    • ARP协议（Address Resolution Protocol 地址解析协议，用于查找IP地址对应的MAC地址）
    • RARP协议 （Reverse Address Resolution Protocol 反向地址解析协议，与ARP相反）

• UDP协议：

1. 源端口号即发送数据的端口的端口号
2. 目的端口号即接收方端口号
3. 长度：UDP用户数据报的长度，单位是字节，最小值是8 （也就是只有首部）
4. 校验和：用于检测UDP数据报传输之后是否有错，有错就丢弃

• TCP协议：

• IP协议：

• 以太网帧协议

  

  • 中间的数据可以是IP协议，也可以是ARP协议

  • 如果是ARP协议

    • ARP请求：目的物理地址是 广播地址，即ff-ff-ff-ff-ff-ff

    • ARP应答：目的地址就是 原来发出请求的地址

• ARP协议

• ARP协议还需要封装在以太网帧中，才能在以太网中传递

网络通信的过程（封装与解封装）

• 封装的过程：

• 分用（解封装）的过程：

• 具体过程

• 如何知道目的地的MAC地址？答：根据目的地的IP地址，利用ARP协议得出 目的地的MAC地址，并缓存在主机中，具体过程如图：