目录
一、网络编程引入
1.1、IPC通信方式
1）内核提供： 无名管道 有名管道 信号
2）system V: 消息队列 共享内存 信号量集
1.2、网络通信使用缘由
二、网络发展阶段
2.1 APRAnet阶段
2.2 TCP/IP两个协议阶段
2.3 网络体系结构及OSI开放系统系统互联模型
2.3.1 网络体系结构概念
2.3.2 OSI开放系统互联模型
2.3.3 TCP/IP协议族(簇)的体系结构
编辑 2.3.4 数据封包和拆包的过程
2.3.5 TCP/IP四层结构中常见的协议
三、TCP和UDP的异同
TCP ----> 稳定
UDP ----> 快速
四、网络编程基础相关的概念
4.1 字节序
1、不同主机在存储多字节整数时（short、int、long），由于cpu架构的不同，存储方式也不同，大致分为两类
2、验证方式：使用指针、共用体
3、手动将小端存储的数据转换成大端存储的数据
4、多主机信息传递中的大小端问题
由于主机架构的不同，当一个小端存储的数据发送一个多字节整数时，是没办法确定对方是大端存储还是小端存储的，这样就导致，即使数据无误，传输无误，也会因为存储方式的不同，而导致数据的错误
5、主机字节序和网络字节序的相互转换函数 主机：host 网络：network 转换：to
6、 何时使用字节序转换函数
五、ip地址
5.1 ip地址的相关概念
5.2 ip地址的分类
5.3 ip地址的分类：ip地址一共分为五类：A、B、C、D、E类网络
5.4 一个局域网下的特殊的IP地址
5.5 点分十进制
一、网络编程引入
1.1、IPC通信方式
1）内核提供： 无名管道 有名管道 信号
学习记录——day26 进程间的通信 有名管道 无名管道 信号通信 特殊的信号处理-CSDN博客
2）system V: 消息队列 共享内存 信号量集
学习记录——day27 进程间通信 IPC通信机制 消息队列 共享内存-CSDN博客
学习记录——day28 信号量集-CSDN博客
1.2、网络通信使用缘由
以上通信方式，只能完成同一主机之间的多个进程间的通信，不能实现跨主机的多个进程间通信时，为实现跨主机的通信，引入了网络通信——基于套接字socket的通信方式，能够实现主机之间的多个进程间通信和跨主机的多个进程间的通信。
任何一种通信都需要一个通信载体：管道文件需要使用管道文件进行数据缓冲；消息队列、共享内存、信号量集需要使用IPC对象进行数据的缓冲；网络通信提供套接字文件实现数据的缓冲。
二、网络发展阶段
APRAnet阶段---冷战产物
TCP/IP协议阶段--只有TCP和IP两个协议
osi开放系统互联模型
TCP/IP协议族
2.1 APRAnet阶段
阿帕网，是Inteme的最早维形
不能互联不同类型的计算机和不同类型的操作系统
没有纠错功能
2.2 TCP/IP两个协议阶段
在计算机网络中，要做到有条不紊的交换数据，需要道循一些事先约定好的规则。这些规则明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题。为了进行网络中的数据交换而建立的规则、
标准和约定称为网络协议
2.3 网络体系结构及OSI开放系统系统互联模型
2.3.1 网络体系结构概念
每一层都有自己独立的功能，单每一层都不可获取
通常把功能相近的协议组织在一起放在一层，协议栈。所以每一层中其实有多个协议
分层的意义：
1、各层之间独立，每一层不需要知道下一层如何实现，而仅仅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，而这层以上或以下层不受影响
3、易于实现和维护(知道是什么功能，就到指定层去查找)
4、促进标准化工作:每一层的功能及其所提供的服务都有了精确的说明。
5、结构上不可分割开:各层都可以采用最合适的技术来实现
2.3.2 OSI开放系统互联模型
OSI是由ISO(国际标准化组织)提出的一个理想化模型
注：在描述时，需至上而下或至下而上，顺序不能更改
2.3.3 TCP/IP协议族(簇)的体系结构
TCP/IP协议簇是Internet事实上的工业标准
TCP/IP网络体系结构四层:
应用层
传输层
网络层
链路层(网络接口和物理层)虽然TCP/IP体系结构只有四层，但实现的功能和OSI的七层是一样的。
TCP/IP四层结构 和 OSI开放系统互联模型七层 的对应关系:
2.3.4 数据封包和拆包的过程
一帧数据的说明：
大小为 64--1518(包含以太网的头部14字节、尾部4字节)
如果数据大于MTU(最大传输单元，linux默认是1500)，需要分成多次进行传输可以使用指令ifconfig
查看MTU最大传输单元
2.3.5 TCP/IP四层结构中常见的协议
应用层:
HTTP(Hypertext Transfer Protocol) 超文本传输协议万维网的数据通信的基础
FTP(File Transfer Protocol) 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(Trivial File Transfer Protocol) 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(Simple Mail Transfer Protocol) 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(Transport Control Protocol) 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(User Datagram Protocol) 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(Internetworking Protocol) 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(Internet Control Message Protocol) 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(Internet Group Management Protocol) 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(Address Resolution Protocol) 地址解析协议通过IP地址获取对方mac地址
RARP(ReverseAddress Resolution Protocol) 逆向地址解析协议
通过mac地址获取ip地址
三、TCP和UDP的异同
共同点：同属于传输层的协议,都用于网络传输
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
四、网络编程基础相关的概念
4.1 字节序
1、不同主机在存储多字节整数时（short、int、long），由于cpu架构的不同，存储方式也不同，大致分为两类
大端存储：地址低位存储数据的高位
小端存储：地址低位存储数据的低位
2、验证方式：使用指针、共用体
#include<myhead.h>
void endian()
{
int num = 0x12345678; //定义变量存储多字节整数
char *ptr = (char *)# //&num是int *类型
//对地址低位的一字节数据判断
if(*ptr == 0x12)
{
printf("big endian\n");
}else
{
printf("little endian\n");
}
}
int main(int argc, const char *argv[])
{
endian(); //调用函数
return 0;
}
3、手动将小端存储的数据转换成大端存储的数据
#include<myhead.h>
void endian()
{
int num = 0x12345678; //定义变量存储多字节整数
char *ptr = (char *)# //&num是int *类型
//对地址低位的一字节数据判断
if(*ptr == 0x12)
{
printf("big endian\n");
}else
{
printf("little endian\n");
}
//将数据转变成大端存储的数据
char *qtr = ptr+3; //定义指针指向最后一个字节
//将数据不断进行首尾交换
while(ptr<qtr)
{
char temp = *ptr;
*ptr = *qtr;
*qtr = temp;
ptr++;
qtr--;
}
printf("num = %#x\n", num); //0x78563412
}
int main(int argc, const char *argv[])
{
endian(); //调用函数
return 0;
}
4、多主机信息传递中的大小端问题
由于主机架构的不同，当一个小端存储的数据发送一个多字节整数时，是没办法确定对方是大端存储还是小端存储的，这样就导致，即使数据无误，传输无误，也会因为存储方式的不同，而导致数据的错误
为了解决上面的问题，我们引入了网络字节序的概念：规定网络字节序是大端存储的字节序列
对于发送端而言，无论是大端存储的主机还是小端存储的主机，向网络中发送多字节整数时，一律改成网络字节序传输；当数据到达对方主机时，无论接收端是大端存储还是小端存储，一律先将接受的数据转变成主机字节序
5、主机字节序和网络字节序的相互转换函数 主机：host 网络：network 转换：to
#include <arpa/inet.h>
uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
//将4字节无符号整数的主机字节序转换为网络字节序，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为网络字节序，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为主机字节序，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为主机字节序，参数是网络字节序，返回值是主机字节序
#include<myhead.h>
void endian()
{
int num = 0x12345678; //定义变量存储多字节整数
char *ptr = (char *)# //&num是int *类型
//对地址低位的一字节数据判断
if(*ptr == 0x12)
{
printf("big endian\n");
}else
{
printf("little endian\n");
}
/*将数据转变成大端存储的数据
char *qtr = ptr+3; //定义指针指向最后一个字节
//将数据不断进行首尾交换
while(ptr<qtr)
{
char temp = *ptr;
*ptr = *qtr;
*qtr = temp;
ptr++;
qtr--;
}
printf("num = %#x\n", num); //0x78563412
*/
//调用函数完成主机字节序转换为网络字节序
int key = htonl(num);
printf("key = %#x\n", key);
}
int main(int argc, const char *argv[])
{
endian(); //调用函数
return 0;
}
6、 何时使用字节序转换函数
1）在进行网络传输多字节整数时，需要使用字节序转换函数
2）在进行网络传输单字节整数时，不需要使用字节序转换函数
3）在进行网络传输字符串时，不需要使用字节序转换函数
五、ip地址
5.1 ip地址的相关概念
1）ip地址全称为（Internet Protocol Address）：是主机在网络中的唯一标识。
2）当数据在网络中传输时，需要要携带源ip地址和目的ip地址，路由器就是依靠该地址进行路由选择，以便于确定对端主机的
5.2 ip地址的分类
1）ipV4：采用的是4字节无符号整数表示，取值范围【0， 2^32-1】
LAN(local area network): 局域网
WAN（Wide Area Network）:广域网
2）ipV6：采用16字节无符号整数表示，取值范围【0， 2^128-1】
5.3 ip地址的分类：ip地址一共分为五类：A、B、C、D、E类网络
| A类地址 | 1.0.0.0~127.255.255.255 | 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 |
5.4 一个局域网下的特殊的IP地址
1）网络号 + 0：表示该网络，不分配给任何主机使用
2）网络号 + 255：广播地址，不分配给任何主机使用
3）网络号 + 1：默认为网关地址
4）127.0.0.1：本地环回地址，用于主机内部自测使用
5）0.0.0.0：表示当前局域网的任意一个主机号
6）255.255.255.255：一般表示广播
5.5 点分十进制
由于ip地址是一个4字节无符号整数，如果真用整数表示，是一个非常难记忆的数据。为了解决这个问题，我们引入了点分十进制，将4字节的每一个字节为单位转变成十进制数，中间用点隔开。在C语言中，使用字符串存储
由于网络通信中依然使用的是4字节无符号整数，那就需要引入点分十进制与4字节无符号整数转变函数
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
in_addr_t inet_addr(const char *cp);
//将点分十进制转换为网络字节序，参数是点分十进制，返回值为网络字节序
char *inet_ntoa(struct in_addr in);
//将网络字节序转换为点分十进制，参数是网络字节序，返回值是点分十进制
#include<myhead.h>
int main(int argc, const char *argv[])
{
//定义变量存储ip地址
char *ip = "192.168.0.122"; //主机ip地址
//调用函数转换为4字节无符号整数
unsigned int u_ip = inet_addr(ip);
printf("u_ip = %#x\n", u_ip); //C0 A8 0 7A
return 0;
}
