计网----使用代码实现C/S模型的数据通信,IP地址分类,子网掩码,网关,广播地址,非默认子网掩码,子网划分的常见问题
一.使用代码实现C/S模型的数据通信（七层网络系统的博客https://blog.csdn.net/m0_73483024/article/details/133916201?spm=1001.2014.3001.5502的后续）
创建一个客户端
1.创建一个新项目（选的是空项目）
2在该项目下创建一个文件，在该文件中进行客户端代码的实现如下
#include<iostream>
#include<winsock2.h>
using namespace std;
#pragma comment(lib,"Ws2_32.lib")
int main() {
//1.加载库
WORD version = MAKEWORD(2, 2);
WSADATA data;
int err=WSAStartup(version, &data);
if (err != 0) {
cout << "WSAStartup error" << endl;
return 1;
}
if (LOBYTE(data.wVersion) != 2 || HIBYTE(data.wVersion) != 2) {
WSACleanup();
return 1;
}
else {
cout << "WSAStartup suuccess" << endl;
}
//2.创建套接字
SOCKET sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP);
if (sock == INVALID_SOCKET) {
cout << "socket error" << endl;
cout << WSAGetLastError() << endl;
WSACleanup();//此函数没有参数
return 1;
}
else {
cout << "socket success" << endl;
}
//创建一个sockaddr_in结构体的变量，并存一下服务端的地址信息（IP地址、端口号）
sockaddr_in addServer;
addServer.sin_family = AF_INET;
addServer.sin_port = htons(666666);
addServer.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("192.168.3.111");//因为存地址的这个变量存的是u_long类型,所以这里将字符串类型转化成u_long类型
int addrlength = sizeof(addServer);
int recv = 0;
int send = 0;
char recvData[1024] = "";
char sendData[1024] = "";
while (true) {
//3.发送数据（发送数据的时候，会自动给这个应用程序分配IP地址和端口号）
cin >> sendData;
send = sendto(sock, sendData, sizeof(sendData), 0, (sockaddr*)&addServer, addrlength);
if (send == SOCKET_ERROR) {
cout << "send failed " << WSAGetLastError() << endl;
break;
}
//4.接收数据
recv = recvfrom(sock, recvData, sizeof(recvData), 0, NULL, NULL);
if (recv > 0) {
cout << "IP:" << inet_ntoa(recvaddr.sin_addr) << " "<< "SAY: " << recvData << endl;
}
else {//失败
cout << "recv failed " << WSAGetLastError() << endl;
break;
}
}
//5.关闭套接字
closesocket(sock);
//6.卸载库
WSACleanup();
return 0;
}
二.IP地址分类（以IPV4地址为例来说的）
1.IP地址的分类
1.A类
范围：1.0.0.0~127.255.255.255（1的二进制是0000 0001）
作用：大量主机，公网
公网的好处：无论在什么地方访问公网中的服务器，IP地址都不发生改变
2.B类
范围：128.0.0.0~191.255.255.255（128的二进制是1000 0000）
作用：国际大公司，政府
3.C类
范围：192.0.0.0~223.255.255.255（192的二进制是1100 0000）
作用：小公司，校园网，科研公司
4.D类
范围：240.0.0.0~239.255.255.255（224的二进制是1110 0000）
作用：组播
5.E类
范围：240.0.0.0~255.255.255.255（240的二进制是1111 0000）
作用：保留
2.私网
1.A类
0.0.0.0~0.255.255.255保留
127.0.0.0~127.255.255.255系统回环测试（localhost 127.0.0.1,填写此地址后，不管本地主机的IP地址怎么变都是发送给自己）
10.0.0.0~10.255.255.255政府预留
2.B类
172.16.0.0~172.31.255.255
3.C类
192.168.0.0~192.168.255.25
三.子网掩码
1.什么是子网
为了方便管理，把一个大的网络，分成小的网络就叫子网
2.什么是子网掩码
子网掩码又叫网络掩码，地址掩码，子网络遮罩，就是说把自网络遮起来了，不让外界窥探到
注意：我们在设置IP地址时，一定要设置子网掩码，否则无法设置IP地址
3.子网掩码是如何发挥作用的（举例子）
1.IPV4地址
192.168.3.100（十进制）
11000000.10101000.00000011.01100100（二进制）
2.默认子网掩码
255.255.255.0（十进制）
11111111.11111111.11111111.00000000（二进制）
注意：子网掩码的1和0都是连续的
3.IPV4地址与默认子网掩码进行按位与操作得到网络地址（对外的IP地址）
提示：不在当前设备的路由器下，就是外面
按位与得到的结果如下
192.168.3.0（十进制）
11000000.10101000.00000011.00000000（十进制）
这里的前三个十网络号，最后一个是主机号（此主机号被隐藏了，真正的主机号是100（十进制），01100100（二进制））
注意：1.网络地址中非零的是网络号，为零的是主机号
2.如果网络地址相同说明在一个子网内
4.各类地址默认的子网掩码
1.A类
默认的子网掩码为
255.0.0.0（十进制）
11111111.00000000.00000000.00000000（二进制）
2.B类
默认的子网掩码为
255.255.0.0（十进制）
11111111.11111111.00000000.00000000（二进制）
2.C类
默认的子网掩码为
255.255.0.0（十进制）
11111111.11111111.11111111.00000000（二进制）
四.网关
1.什么是网关
网关又称网间连接器，协议转换器。网间连接器，就是连接两个子网之间的设备或软件，如下图
注意：网关都是具有路由功能的IP地址，就是说网关必须要有路由功能，默认的主机号都是0，这样才是网关。比如说网络A的网关IP地址就应该是192.18.1.0，网络B的网关地址就应该是192.18.2.0
五.广播地址
1.广播地址的功能
用于向网络中的所有的设备进行广播
2.广播地址的分类
1.直接广播地址
具有正常的网络号部分，而主机号部分全为1的IP地址称之为直接广播地址
发送直接广播地址数据，会将数据发送给指定的子网内的所有主机
2.有限广播地址
指的是32位全为1（即255.255.255.255）的IP地址，用于本网广播
发送有限广播地址数据，只能将数据发送给本网网络中的所有主机
3.使用广播地址传输数据
我们将上面客户端传输数据的方式从单播变为直接广播/间接广播，并且让客户端只能发送数据
1.直接广播
//创建一个sockaddr_in结构体的变量，并存一下服务端的地址信息（IP地址、端口号）
sockaddr_in addServer;
addServer.sin_family = AF_INET;
addServer.sin_port = htons(666666);
//将单播换成直接广播
//单播
//addServer.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("192.168.3.111");//将字符串类型转化成u_long类型
//直接广播
addServer.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("192.168.3.255");
2.有限广播
//创建一个sockaddr_in结构体的变量，并存一下服务端的地址信息（IP地址、端口号）
sockaddr_in addServer;
addServer.sin_family = AF_INET;
addServer.sin_port = htons(666666);
//将单播换成有限广播
//单播
//addServer.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("192.168.3.111");//将字符串类型转化成u_long类型
//有线广播(注意使用有限广播是还需要申请一个有限g)
addServer.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("255.255.255.255");
//申请有限广播权限
bool value = true;
setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, (char*)&value, sizeof(value));
六.非默认子网掩码
1.非默认子网掩码与默认子网掩码的区别
非默认子网掩码一定比默认子网掩码长
2.非默认子网掩码是如何发挥作用的（举例子）
1.IPV4地址
192.168.3.100（十进制）
11000000.10101000.00000011.01100100（二进制）
2.非默认子网掩码
255.255.255.248（十进制）
11111111.11111111.11111111.11111000（二进制）
注意：非默认子网掩码的1和0也是连续的
3.IPV4地址与默认子网掩码进行按位与操作得到网络地址（对外的IP地址）
提示：不在当前设备的路由器下，就是外面
按位与得到的结果如下
192.168.3.96（十进制）
11000000.10101000.00000011.01100000（十进制）
这里的前三个十网络号，最后一个中的前5位是子网号，后三位是主机号（此主机号被隐藏了，真正的主机号是4）
注意：如果网络地址相同说明在一个子网内
七.子网划分的常见问题
1.选定的子网掩码将创建多少个子网
2 ^ x个，其中x是子网掩码借用的主机位数。如：192.168.10.32/28，其中这个28是网络号位数的意思。我们知道C类ip的默认子网掩码为：255.255.255.0，C类ip的网络号应该是24位，故其借用了主机位4位来充当网络位。这个ip的实际子网掩码是：255.255.255.240，将创建的子网个数就是2 ^ 4=16个
2.每个子网可包含多少台主机
2 ^ y个，其中y是没被借用的主机位的位数。-2是因为，主机位全为0的部分是这个子网的网关，全为1的部分是这个子网的广播地址
3.有哪些子网
算出子网的步长（增量）。一个例子是256-248=8，即子网掩码位248是，步长为8。从0开始不断增加，直到到达子网掩码值，中间的结果就是子网，即0、8、16、32
4.子网划分练习题
1、某主机IP地址是210.33.5.68，子网掩码是255.255.255.128。求它的网络地址？
IP地址和子网掩码进行按位与得到网络地址为210.33.5.68
2、某A类网络20.0.0.0的子网掩码为255.224.0.0，请确定可以划分的子网个数，写出每个子网的子网号。
1.子网个数：2^3个=8个（看占用了几位网络号就是2的几次方）
2.每个子网的子网号
（1）算出步长：256-224=32
（2）1> 20.0.0.0~20.31.255.255
2> 20.32.0.0~20.63.255.255
3> 20.64.0.0~20.95.255.255
4> 20.96.0.0~20.127.255.255
5> 20.128.0.0~20.159.255.255
6> 20.160.0.0~20.191.255.255
7> 20.192.0.0~20.223.255.255
8> 20.224.0.0~20.225.255.255
3、给C类网络211.168.10.0划分5个子网，需要几位网络号，子网掩码是多少，每个子网可容纳多少台主机？
1.2^x>=5 x>=3（x是网络号的位数）,所以至少需要3位网络号
2.子网掩码为 255.255.255.224（11100000）
3.2^y-2台=30台主机（y是主机号位数）
4、ip地址10.100.12.238，子网掩码：255.255.248.0，可以划分多少个子网？每个子网有几个可用ip地址？写出每个子网的ip地址范围，其中网关和广播地址分别是多少？(写出前3个和后3个即可)
根据ip地址可以判断出它是A类子网，我们知道A类子网的默认子网掩码是255.0.0.0，通过题目中给出的子网掩码我们可以算出被占的主机位有13位，通过分析得出
1.可以划分出2 ^ 13个子网（13是被占的主机号的位数,这些被占的主机号就变为了网络号）
2.每个子网有2 ^11 -2个ip地址（11是没被占的主机号的位数）
3.要求地址范围，我们先求出步长为256-248=8，然后我们写出每个子网的ip地址范围,每个子网的起始ip地址就是网关，末尾ip地址就是广播地址
1> 10.0.0.0~10.0.7.255
2> 10.0.8.0~10.0.15.255
3> 10.0.16.0~10.0.23.255
…
…
n-2> 10.255.232.0~10.255.239.255
n-1> 10.255.240.0~10.255.247.255
n> 10.255.248.0~10.255.255.255
