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。