协议

协议：收到数据后，多出来的那一部分，也叫一种 “约定”，一整套的自硬件到软件，都有协议，需要有人定制，也需要有人实现

当通信距离边长后，如何保证将数据交给下一跳主机，如何定位目标主机，如何处理报文出错，如何使用送达的数据等问题，都需要对应的协议

网络的层协议：和软件的层状结构一样，实现了各个部分代码的解耦，更容易维护，只需要考虑各个子问题即可。

网络协议一般叫：TCP/IP 协议，是在内核中实现的
网络编程：用户在操作系统的用户层使用系统调用，来实现网络层的功能
网络库：对网络层的系统调用进行封装，简化开发流程

任何操作系统都必须基于 OSI 标准实现网络协议栈，所以在不同的系统中，网络调用接口大同小异

报头使用C语言描述的结构体，client 和 server 之间是，都是可以识别这个报头的，因为client 和 server 描述报头的源代码都是一样的。

局域网通信

局域网通信：在同一个局域网中，两台主机是可以直接通信的，（局域网中建房间，玩游戏）
原理：两台主机在局域网中通信，局域网中所有主机都能收到消息，只不过通过 Mac 地址（网卡地址）来区分谁接受，其他不接收的主机会选择将消息直接丢弃掉
但有可能同一时刻，局域网中由多台主机在同时发消息，就可能会形成数据碰撞（丢包），那么发送方主机就会执行碰撞避免算法（休息一会再重发）

ifconfig：可查 Linux 主机的 Mac 地址（Mac只在局域网内部有效）

要正确的发送消息，再同一时刻，只允许一台主机在局域网中发消息，因此，局域网中的设备少，越安全，局域网中消息是否能发送成功是基于概率的，因此也叫 以太网（例如运动会操场上，消息发不出去一直丢包，就是因为几千人都访问的是附近同一个基站，而当操场上只有几个人的时候，消息特别流畅）

用系统的观点：局域网就是一个临界资源，主机在局域网出往另一台主机发送消息就是访问临界区代码，碰撞检测和碰撞避免、重发就是完成互斥访问，维护临界资源，单独发送，就是独占网络资源

用户之间通信时，消息在双方两台主机上，都要贯穿协议栈（软件->硬件 ——> 硬件->软件）

封装报头：在自己拿到的报文的基础上，添加同层协议的报头
每层协议都会封装自己对应的报头，也要考虑如何将收到的报文中，报头和有效载荷进行分离，如何将自己的有效载荷，交给上层的协议。

IP 地址

Linux 查看 ip 地址：ifconfig

windows 查看 ip 地址：ipconfig

整个ip 地址的范围：[0,255].[0,255].[0,255].[0,255] ，也叫点分十进制

在语言视角，这种点分十进制的 ip 地址，C++种可以使用字符串来表示

IP 地址分为公网ip 和 内网ip，两个 ip 地址加起来，才是所有的 ip 地址，一般在 Linux 或 windows 上直接见到或查到的 ip 地址，都是内网ip，但如果要使自己的服务被别人看到，就要使这个服务或对用的服务器具备公网ip

一般来说，ip地址表示公网 ip，用来表示互联网种唯一的一台主机，也可以表示局域网种唯一的一台主机
实际网络通信时只需要4个字节即可表示一个网络 ip，8* 4 = 32，32个比特位就能表示任意一个网络 ip，占用的字节数较少

那么如何将整形存储的ip地址转化为便以阅读的点分十进制这种字符串风格的ip地址呢？

ip地址 和 Mac地址 的区别：

ip 地址是永远不变的，在互联网中唯一，而 Mac地址是在局域网中不变的，但出了局域网后会变

Mac 地址意义：标识主机唯一性，用于局域网通信
IP 地址意义：帮助用于路径选择，目标ip

同层协议要发的，就是同层协议要收的！！

在 ip 层往下，报头在变，而ip层往上是一样的，因此也叫网咯ip地址
相当于在全球所有主机层面上，搭建了一层软件层，通过ip地址，就可以屏蔽底层所有局域网通信的网络差异了

网络通信的示意图：

网络通信的本质

网络之间的通信，本质上就是进程间通信

对双方主机的两个进程而言，需要先将数据发送到对方的主机(ip地址)，再找到指定的进程(port:端口号)，就能实现通信

ip地址用来标识互联网中唯一的一台主机；port端口号用来标识该指定机器中进程的唯一性

那么(ip, port) 则可以用来表示互联网中唯一一个进程，ip + port 也叫网络套接字 socket

如何理解port:
一个端口号和一个进程相绑定，一个进程可以绑定多个端口号，反之则不可以。
那么为什么不用进程pid来表示网络中进程的唯一性呢？
为了其他的进程模块和网络进行解耦（万一pid的规则变化，网络部分也不受影响），port是专门用于网络通信的

tcp 和 udp 协议

tcp 协议常用于可靠通信，适用于对数据要求比较高的场景（如游戏，传输重要文件等），复杂
udp 协议用于不可靠通信，适用于允许数据偶尔出现差错的场景（如体育赛事直播等），简单，快

这两个协议没有好坏之分，只是应用场景不同，如果不确定使用哪个的时候，就要 tcp，毕竟复杂一点比丢包好

网络字节序

机器有大小端之分，大小端机器存储数据方式不同。大端是“正着存储”的，可读性较好，因此在网络传输时规定，所以到达网络的数据，必须时大端存储的，因此，如果是小端机，收发数据到网络时需要先转化为大端

网络主机数据转化接口

ip 地址为4个字节，使用 uint32_t，port 为2个字节，使用 uint_16

htonl、htons 是转网络，ntohl、ntohs 是转主机数据，使用这些接口可以自动识别机器的大小端，并将数据转化为需要的大小端数据。

#include <arpa/inet.h>
uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
uint16_t htons(uint16_t hostshort);
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
uintl6_t ntohs(uint16_t netshort);