网络编程，网络协议，UDP协议

news2024/12/29 9:07:08

网络：
1.协议：通信双方约定的一套标准
2.国际网络通信协议标准：
1.OSI协议：
应用层发送的数据内容
表示层数据是否加密
会话层是否建立会话连接
传输层数据传输的方式
网络层数据的路由
数据链路层局域网内部通信
物理层物理介质的连接

2.TCP/IP协议模型：
应用层发送的数据内容
传输层数据传输的方式
网络层数据由一台主机到达另一台主机
网络接口层物理介质连接

应用层：
FTP 文件传输协议
TFTP 简单文件传输协议
HTTP 超文本传输协议
HTTPS 安全超文本传输协议
SMTP 简单邮件传输协议
TELNET 网络终端登录协议
DNS 域名系统
..

传输层：
TCP 传输控制协议
UDP 用户数据报协议

UDP：不安全、不可靠的传输方式
UDP机制简单
UDP占用的资源开销比较小
TCP：安全、可靠的传输方式
TCP机制复杂
TCP占用的资源开销比较大
三次握手建立连接(客户端与服务器端),确认双方能够通信
通信过程中保障数据传输的完整性
四次挥手断开连接,确保数据传输的完整

网络层：
IPV4协议
IP地址

管理员IP地址形式：192.168.0.167
内存IP地址形式： 11000000.10101000.00000000.10100111

IP地址 = 网络位 + 主机位
网络位：IP地址所属的网段（局域网的编号）
主机位：局域网中的第几台主机
网段号：网络位不变，主机位全为0
广播号：网络位不变, 主机位全为1
子网掩码：每个IP地址都会搭配一个子网掩码,用来区分IP地址的网络位及主机位子网掩码展开成二进制,1对应的部分就是IP地址的网络位,0对应的部分就是IP地址的主机位
192.168.0.167
255.255.255.0
11000000.10101000.00000000.10100111
11111111.11111111.11111111.00000000

192.168.0.0
192.168.0.255

IP地址的划分：
公有地址
私有地址
A类：1.0.0.0 ~ 126.255.255.255
子网掩码：255.0.0.0
管理超大规模型网络   私有IP 10.0.0.0——10.255.255.255

B类：128.0.0.0 ~ 191.255.255.255
子网掩码：255.255.0.0
管理大中规模型网络
私有地址：172.16.0.0 - 172.31.255.255

C类：192.0.0.0 ~ 223.255.255.255
子网掩码：255.255.255.0
管理中小规模型网络
私有地址：192.168.0.0 ~ 192.168.255.255

D类：224.0.0.0 ~ 239.255.255.255
用于组播：255.255.255.0

E类：240.0.0.0 ~ 255.255.255.255
用于实验和研究：255.255.255.0

MAC地址：设备自带网卡的地址（该地址是唯一的）
端口号：找到同一台主机不同的应用程序

网络接口层通信方式:

网络接口层的主要功能包括：

1.将网络层的数据包封装成帧，准备发送到物理层。
2.通过物理媒介发送和接收数据帧。
3.实现数据链路层协议，如以太网协议等。
4.处理对传输介质的访问控制。
5.以及实现网络接口的配置和管理，如使用ifconfig命令查看和配置IP地址

3.命令：
1.ifconfig
2.将虚拟机IP地址设置为桥接模式：
1.点击"虚拟机"
2.点击"设置"
3.选择"网络适配器"
4.点击"桥接模式"
5.点击"确定"
3.将虚拟机桥接到无线网卡上去
1.点击"编辑"
2.点击"虚拟网络编辑器"
3.点击"更改设置"
4.已桥接至选择无线网卡
5.点击"确定"
4.修改网卡配置文件
1.sudo vim /etc/network/interfaces
2.修改文件内容为：
auto lo
iface lo inet loopback

auto ens33
iface ens33 inet dhcp

3.保存退出
:wq
4.重启网络服务
sudo /etc/init.d/networking restart
5.测试与局域网内其余IP地址是否能够连通
ping 192.168.0.167
ping www.baidu.com

4.UDP编程：
1.套接字：
实现Linux系统下的网络通信
套接字：一次通信对象的抽象

2.socket
int socket(int domain, int type, int protocol);
功能：
创建套接字
参数：
domain: AF_INET 表示IPV4协议
type:套接字类型
SOCK_STREAM：流式套接字
SOCK_DGRAM:数据报套接字
SOCK_RAW：原始套接字
protocol:
TCP和UDP协议：0
返回值：
成功返回用来通信的文件描述符
失败返回-1

3.sendto
ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
功能:
发送信息
参数:
sockfd:套接字文件描述符
buf:发送数据空间首地址
len:发送数据长度
flags:发送属性默认为0
dest_addr:目标地址存放空间首地址
addrlen:目的地址的长度
返回值:
成功返回发送字节数
失败返回-1

struct sockaddr_in {
sa_family_t sin_family; /* address family: AF_INET */
in_port_t sin_port; /* port in network byte order */
struct in_addr sin_addr; /* internet address */
};

/* Internet address. */
struct in_addr {
uint32_t s_addr; /* address in network byte order */
};

如果sendto对应的套接字没有绑定端口，则sendto绑定一个随机端口完成发送功能

4.inet_addr
in_addr_t inet_addr(const char *cp);
功能：
将字符串的IP地址转换为32位的地址类型

5.htons
uint16_t htons(uint16_t hostshort);
功能：
将本地字节序(小端)转换成网络大端字节序

6.bind
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
功能：
将套接字与IP地址和端口进行绑定
参数:
addr:绑定地址结构体空间首地址
addrlen:绑定地址空间大小
返回值：
成功返回0
失败返回-1
注意：
只能绑定自己的IP地址

发送端流程：1.创建套接字
2.发送信息
3.关闭套接字

接收端流程： 1.创建套接字
2.绑定IP和Port
3.接收信息
4.关闭套接字

7.recvfrom
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
功能：
接收信息
参数：
sockfd：套接字文件描述符
buf：接收数据空间首地址
len：接收数据长度
flags：接收的属性默认为0
src_addr：存放发送方地址空间的地址
addrlen: 要接收的发送方地址的长度
返回值：
成功返回实际接收字节数
失败返回-1
NAT： NAT是一种网络技术，用于将私有IP地址转换为公共IP地址，以便在互联网上进行通信。在NAT网络中，内部网络中的设备使用私有IP地址，这些地址通常是从RFC 1918中定义的地址块中分配的，以避免与公共IP地址冲突。NAT转换器（NAT router）是一种网络设备，它包含NAT功能，可以接收来自内部网络的数据包，并将其源IP地址和端口号转换为公共IP地址和端口号。这样，内部网络中的设备就可以通过NAT转换器与互联网上的其他设备进行通信。当外部网络中的设备尝试与内部网络中的设备通信时，NAT转换器会记录下原始的源IP地址和端口号，以便在返回的数据包中进行相应的转换。这种机制可以保护内部网络免受来自互联网的直接访问，提高网络安全性