网络编程day01（IP地址、Socket、端口号）

【1】IP地址

1》基本概念

IP地址

NAT设备（网络地址转换）

DHCP服务器（动态主机配置协议）

2》网络号/主机号（二级划分）

3》IP地址分类

特殊地址

4》子网掩码

5》三级划分

【2】socket

1》socket发展

2》socket介绍

3》为什么需要socket？

4》socket类型

【3】端口号

【1】IP地址

1》基本概念

IP地址

1> IP地址是Internet中主机的标识

2> Internet中的主机要与别的机器通信必须具有一个IP地址

3> IP地址为32位（IPv4）或者128位（IPv6）

NAT：公网转私网、私网转公网

4> IPv4表示形式：常用点分十进制形式，如202.38.64.10，最后都会转换为一个32位的无符号整数。

NAT设备（网络地址转换）

功能：NAT设备的主要功能是将内部私有IP地址转换公共IP地址，或反向操作，以便在局域网和外部网络（如互联网）之间进行通信。

工作原理：当局域网内的设备访问互联网时，NAT设备记录设备的内部IP地址和源端口，并用公共IP地址转换。

响应的流量也会经过NAT设备，NAT通过记录的映射关系将数据包发送回正确的内部设备。

作用对象：NAT设备用于管理与外部网络（如互联网）的通信，通常作为路由器的一部分。

DHCP服务器（动态主机配置协议）

功能：DHCP服务器的主要任务是自动分配IP地址、子网掩码、默认网关和DNS服务器ip等网络配置给网络中的设备（客户端），简化网络管理。

工作原理：当一个设备（如电脑或手机）首次连接到网络时，它会发送一个DHCP请求。DHCP服务器接收到请求后，从预设的IP地址池中分配一个可用的IP地址，并返回给客户端。

作用对象：DHCP服务器专注于局域网内部的IP地址管理。

2》网络号/主机号（二级划分）

IP地址的组成

IP地址 = 网络号 + 主机号

网络号：代表某个完整的网段（范围）

主机号：代表某个独立的主机ID，同一局域网不能重复（精确地址）

3》IP地址分类

A类：（0.0.0.0~127.255.255.255）（默认子网掩码：255.0.0.0）

第一个字节为网络号，后三个字节为主机号（一个字节占8位）。该类IP地址的第一个字节的第一位固定为 “0”，所以地址的网络号取值在0~127之间（00000000~01111111）。

一般用于大型网络，主机号取值在0~2^24之间。127.0.0.1：本机回环地址

B类：（128.0.0.0~191.255.255.255）（默认子网掩码：255.255.0.0）

前两个字节为网络号,后两个字节为主机号。该类IP地址的第一个字节的前两位固定位“10”，所以地址的网络号取值在128~191之间。

一般用于中等规模网络。

C类：（192.0.0.0~223.255.255.255）（默认子网掩码：255.255.255.0）

前三个字节位网络号，最后一个字节为主机号。该类IP地址的第一个字节的前三位固定为“110”，所以地址的网络好取值在192~223之间。

一般用于小型网络。

D类：(224.0.0.0- 239.255.255.255)是多播地址。

该类IP地址的最前面为“1110”，所以地址的范围取值于224~239之间。

一般用于组播用户，组播通信。

E类：是保留地址。该类IP地址的最前面为“1111”，所以地址的取值于240~247之间。

一般是一些保密单位用得到，平时基本不会用到

A类：1.0.0.1~126.255.255.254

B类：128.0.0.1~~191.255.255.254

C类：192.0.0.1~~223.255.255.254

D类（组播地址）：224.0.0.1~~239.255.255.254

特殊地址

0.0.0.0：在服务器中，0.0.0.0指的是本机上的所有IPV4地址，如果一个主机有两个IP地址，192.168.1.1和10.1.2.1，并且该主机上的一个服务监听的地址是0.0.0.0，那么通过两个ip地址都能访问该服务。

127.0.0.1：回环地址/环路地址，所有发往该类地址的数据包都应该被loop back。

网络地址：每一个网段主机号为0的地址；如：192.168.50.126--->192.168.50.0

他是网络中的一个特殊地址，不能被分配给任何具体的主机。

广播地址：主机号最大的地址是该网段的广播地址 如：192.168.50.255 这是C类

如：B类：130.223.255.255

全网广播地址：255.255.255.255，该地址不能随便用，会影响到整个网络

4》子网掩码

子网掩码：是一个32位的整数，作用是将某一个IP划分成网络地址和主机地址；

子网掩码长度是和IP地址长度完全一样；

网络号全为1，主机号全为0；

公式：网络地址=IP & MASK（子网掩码）

主机地址= IP& ~MASK

例：

192.168.50.168 255.255.255.0

192.168.50.168 & 255.255.255.0 = 192.168.50.0

192.168.50.168 & ~255.255.255.0 = 192.168.50.168 & 0.0.0.255 = 0.0.0.168

练习：

练习一：B类地址的子网掩码怎么写？255.255.0.0

练习二：B类地址，同一网段最多可以连接多少个主机？2^16-2=65536-2

练习三：已知一个子网掩码号为255.255.255.192，问：最多可以连接多少台主机？

子网掩码特点：网络号全为1，主机号全为0

192==》1100 0000 26-2

练习四：一个IP地址为192.168.3.183 ，计算其网络号与主机号

C类：255.255.255.0

网络号：192.168.3.0

主机号：0.0.0.183

练习五：如果有800台电脑, 在不浪费ip情况下, 选用哪个网段?B

5》三级划分

作用: 重新划分网络号和主机号 , 也就是重新组网 , 从而提高资源利用率

二级划分 IP ：IP地址= 网络号 + 主机号

三级划分 IP ：IP地址= 网络号 + 子网号 + 主机号

笔试1：某公司有四个部门：行政、研发1、研发2、营销，每个部门各50台计算机接入公司局域网，如果要在192.168.1.0网段为每个部门划分子网，子网掩码应该怎么设置，每个子网的地址范围分别是什么？（4个部门之间不能通信）

C类：254

192.168.1.0000 0000

行政：192.168.1.00 00 0000-192.168.1.00 11 1111--》192.168.1.0-192.168.1.63

研发一：192.168.1.01 00 0000-192.168.1.01 11 1111--》192.168.1.64-192.168.1.127

研发二：192.168.1.10 00 0000-192.168.1.10 11 1111--》192.168.1.128-192.168.1.191

营销：192.168.1.11 00 0000-192.168.1.11 11 1111-》192.168.1.192-192.168.1.255

子网掩码：255.255.255.11 00 0000===》255.255.255.192

有两台电脑主机,在最少浪费IP地址的情况下.将172.16.14.4与172.16.13.2划归为同一网段,则子网掩码应该设置为225.255.252.0

B类

172.16.0000 1110.4

172.16.0000 1101.2

三级划分：网络号（172.16）+子网号（二进制0000 11）+主机号（自己的）

255.255.1111 11 00.0==》255.255.252.0

【2】socket

1》socket发展

1）1982 - Berkeley Software Distributions 操作系统引入了socket作为本地进程之间通信的接口

2）1986 - Berkeley 扩展了socket 接口，使之支持UNIX 下的TCP/IP 通信

3）现在很多应用 (FTP, Telnet) 都依赖这一接口

2》socket介绍

（1）socket 是一个编程接口

（2）是一种特殊的文件描述符 (everything in Unix is a file)

（3）socket是一种通信机制，并不仅限于TCP/IP协议

（4）面向连接 (Transmission Control Protocol - TCP/IP)

（5）无连接 (User Datagram Protocol -UDP 和 Inter-network Packet Exchange - IPX)

3》为什么需要socket？

1.普通的I/O操作过程：打开文件－＞读/写操作－＞关闭文件

2.TCP/IP协议被集成到操作系统的内核中，引入了新型的“I/O”操作 ----->进行网络通信的两个进程在不同的机器上，如何连接？网络协议具有多样性，如何进行统一的操作 ?

需要一种通用的网络编程接口：Socket

4》socket类型

流式套接字(SOCK_STREAM) TCP

提供了一个面向连接、可靠的数据传输服务，数据无差错、无重复的发送且按发送顺序接收。内设置流量控制，避免数据流淹没慢的接收方。数据被看作是字节流，无长度限制。

数据报套接字(SOCK_DGRAM) UDP

提供无连接服务。数据包以独立数据包的形式被发送，不提供无差错保证，数据可能丢失或重复，顺序发送，可能乱序接收。

原始套接字(SOCK_RAW)

可以对较低层次协议如IP、ICMP直接访问，还有一些ping命令

【3】端口号

● 为了区分一台主机接收到的数据包应该转交给哪个进程来进行处理，使用端口号来区分

● TCP端口号与UDP端口号独立（UDP port为8888，TCP port也可为8888 ）

● 端口号一般由IANA (Internet Assigned Numbers Authority) 管理

● 端口用两个字节来表示

众所周知端口（被占用）：1~1023（1~255之间为众所周知端口，256~1023端口通常由UNIX系统占用）

已登记端口：1024~49151(----可用来建立与其它主机的会话----)

动态或私有端口：49152~65535 --固定某些服务使用--