wordpress制作网站模板,安徽建筑大学学工在线网站,嘉兴网站关键词推广,网站统计怎么做目录
1 网络基础概念
1.1 协议
1.2分层模型
1.3 数据通信过程
1.4 网络应用程序的设计模式
1.5 以太网帧格式
1.6网络名词术语解析(自行阅读扫盲)
2 SOCKET编程 2.1 socket编程预备知识
2.2 socket编程主要的API函数介绍 目标#xff1a;
了解OSI七层、TCP/IP四层模…目录
1 网络基础概念
1.1 协议
1.2分层模型
1.3 数据通信过程
1.4 网络应用程序的设计模式
1.5 以太网帧格式
1.6网络名词术语解析(自行阅读扫盲)
2 SOCKET编程 2.1 socket编程预备知识
2.2 socket编程主要的API函数介绍 目标
了解OSI七层、TCP/IP四层模型结构了解常见网络协议格式掌握网络字节序和主机字节序之间的转换大端法和小端法说出TCP服务器端通信流程说出TCP客户端通信流程独立写出TCP服务器端代码独立写出TCP客户端代码
1 网络基础概念
1.1 协议 概念: 协议事先约定好, 大家共同遵守的一组规则, 如交通信号灯.从应用程序的角度看, 协议可理解为数据传输和数据解释的规则;可以简单的理解为各个主机之间进行通信所使用的共同语言.假设A、B双方欲传输文件。规定
第一次: 传输文件名接收方接收到文件名应答OK给传输方
第二次: 发送文件的尺寸接收方接收到该数据再次应答一个OK
第三次: 传输文件内容。同样接收方接收数据完成后应答OK表示文件内 容接收成功。 这种在A和B之间被遵守的协议称之为原始协议, 后来经过不断增加完善改进, 最终形成了一个稳定的完整的传输协议, 被广泛应用于各种文件传输, 该协议逐渐就成了一个标准协议.
几种常见的协议
传输层 常见协议有TCP/UDP协议。
应用层 常见的协议有HTTP协议FTP协议。
网络层 常见协议有IP协议、ICMP协议、IGMP协议。
网络接口层 常见协议有ARP协议、RARP协议。
TCP传输控制协议Transmission Control Protocol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用户数据报协议User Datagram Protocol是OSI参考模型中一种无连接的传输层协议提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。
HTTP超文本传输协议Hyper Text Transfer Protocol是互联网上应用最为广泛的一种网络协议
FTP文件传输协议File Transfer Protocol
IP协议是因特网互联协议Internet Protocol
ICMP协议是Internet控制报文协议Internet Control Message Protocol它是TCP/IP协议族的一个子协议用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。
IGMP协议是 Internet 组管理协议Internet Group Management Protocol是因特网协议家族中的一个组播协议。该协议运行在主机和组播路由器之间。
ARP协议是正向地址解析协议Address Resolution Protocol通过已知的IP寻找对应主机的MAC地址。
RARP是反向地址转换协议通过MAC地址确定IP地址。
1.2分层模型 OSI是Open System Interconnection的缩写, 意为开放式系统互联. 国际标准化组织(ISO)制定了OSI模型, 该模型定义了不同计算机互联的标准, 是设计和描述计算机网络通信的基本框架.
网络分层 OSI 7层模型: 物数网传会表应
物理层---双绞线光纤传输介质将模拟信号转换为数字信号数据链路层---数据校验定义了网络传输的基本单位-帧 网络层---定义网络两台机器之间传输的路径选择点到点的传输传输层---传输数据 TCPUDP端到端的传输 会话层---通过传输层建立数据传输的通道. 表示层---编解码翻译工作.
应用层---为客户提供各种应用服务email服务ftp服务ssh服务 1.3 数据通信过程
通信过程: 其实就是发送端层层打包, 接收方层层解包.
注意: 这些操作不是用户自己做的, 而是底层帮我们做好的. 1.4 网络应用程序的设计模式 C/S设计模式优缺点
优点:
客户端在本机上可以保证性能, 可以将数据缓存到本地, 提高数据的传输效率, 提高用户体验效果.
客户端和服务端程序都是由同一个开发团队开发, 协议选择比较灵活.
缺点:服务器和客户端都需要开发工作量相对较大, 调试困难, 开发周期长;从用户的角度看, 需要将客户端安装到用户的主机上, 对用户主机的安 全构成威胁.
B/S设计模式优缺点
优点:
无需安装客户端, 可以使用标准的浏览器作为客户端;只需要开发服务器工作量相对较小;
由于采用标准的客户端, 所以移植性好, 不受平台限制相对安全不用安装软件
缺点:由于没有客户端, 数据缓冲不尽人意, 数据传输有限制, 用户体验较差;通信协议选择只能使用HTTP协议协议选择不够灵活;
1.5 以太网帧格式 以太网帧格式就是包装在网络接口层(数据链路层)的协议。 以ARP为例介绍以太网帧格式 目的端mac地址是通过发送端发送ARP广播, 接收到该ARP数据的主机先判断是否是自己的IP, 若是则应答一个ARP应答报文, 并将mac地址填入应答报文中; 若目的IP不是自己的主机IP, 则直接丢弃该ARP请求报文. 详细讲解ARP协议 IP段格式 IP段格式
16位总长度: 最大65536
8位生存时间ttl(网络连接下一跳的次数): 为了防止网络阻塞
32位源ip地址, 共个4字节我们熟悉的ip都是点分十进制的4字节, 每字节对应一个点分位最大为255 实际上就是整形数
32位目的ip地址
8位协议: 用来区分上层协议是TCP, UDP, ICMP还是IGMP协议.
16位首部校验和: 只校验IP首部, 数据的校验由更高层协议负责.
UDP数据报格式 通过IP地址来确定网络环境中的唯一的一台主机; 主机上使用端口号来区分不同的应用程序. IP端口唯一确定唯一一台主机上的一个应用程序.
TCP数据流格式: 稳定的, 安全的, 可靠的 序号: TCP是安全可靠的, 每个数据包都带有序号, 当数据包丢失的时候, 需要重传, 要使用序号进行重传. 控制数据有序, 丢包重传.
确认序号: 使用确认序号可以知道对方是否已经收到了, 通过确认序号可以知道哪个序号的数据需要重传.
16位窗口大小--滑动窗口(主要进行流量控制)
1.6网络名词术语解析(自行阅读扫盲) 2 SOCKET编程 传统的进程间通信借助内核提供的IPC机制进行, 但是只能限于本机通信, 若要跨机通信, 就必须使用网络通信.( 本质上借助内核-内核提供了socket伪文件的机制实现通信----实际上是使用文件描述符), 这就需要用到内核提供给用户的socket API函数库. 既然提到socket伪文件, 所以可以使用文件描述符相关的函数read write
可以对比pipe管道讲述socket文件描述符的区别.
使用socket会建立一个socket pair.
如下图, 一个文件描述符操作两个缓冲区, 这点跟管道是不同的, 管道是两个文件描述符操作一个内核缓冲区. 2.1 socket编程预备知识 网络字节序:
大端和小端的概念
大端: 低位地址存放高位数据, 高位地址存放低位数据
小端: 低位地址存放低位数据, 高位地址存放高位数据
大端和小端的使用使用场合???
大端和小端只是对数据类型长度是两个及以上的, 如int short, 对于单字节 没限制, 在网络中经常需要考虑大端和小端的是IP和端口.
思考题: 0x12345678如何存放???
如何验证本机上大端还是小端??-----使用共用体.
编写代码endian.c进行测试, 测试本机上是大端模式还是小端模式?
网络传输用的是大端法, 如果机器用的是小端法, 则需要进行大小端的转换.
#includestdlib.h
#includestdio.h
#includestring.h
#includeunistd.h
#include sys/types.h
#includestring.h
#include arpa/inet.h
#include netinet/in.hunion{short s;char c[sizeof(short)];
} un2;union {int s;char c[sizeof(int)];
} un4;int main()
{printf([%d][%d][%d]\n,sizeof(short),sizeof(int),sizeof(long int));//测试short 类型un2.s0x0102;printf(%d,%d,%d\n,un2.c[0],un2.c[1],un2.s);//测试 int 类型// un4.s0x01020304;un4.s0x1245678;printf(%d,%d,%d,%d\n,un4.c[0],un4.c[1],un4.c[2],un4.c[3],un4.s);return 0;
}
#include stdlib.h
#include stdio.h
int main(int argc, char **argv)
{union {short s;char c[sizeof(short)];} un;un.s 0x0102;if(sizeof(short)2) {if(un.c[0]1 un.c[1] 2){printf(big-endian\n);}else if (un.c[0] 2 un.c[1] 1){printf(little-endian\n);}else{printf(unknown\n);}} else{printf(sizeof(short) %d\n,sizeof(short));}return 0;
}下面4个函数就是进行大小端转换的函数: #include arpa/inet.h uint32_t htonl(uint32_t hostlong); uint16_t htons(uint16_t hostshort); uint32_t ntohl(uint32_t netlong); uint16_t ntohs(uint16_t netshort);
函数名的h表示主机host, n表示网络network, s表示short, l表示long
上述的几个函数, 如果本来不需要转换函数内部就不会做转换.
P地址转换函数:
p-表示点分十进制的字符串形式
to-到
n-表示network网络
int inet_pton(int af, const char *src, void *dst);
函数说明: 将字符串形式的点分十进制IP转换为大端模式的网络IP(整形4字节数)
参数说明:
af: AF_INET
src: 字符串形式的点分十进制的IP地址
dst: 存放转换后的变量的地址
例如: inet_pton(AF_INET, 127.0.0.1, serv.sin_addr.s_addr); 手工也可以计算: 如192.168.232.145, 先将4个正数分别转换为16进制数,
192---0xC0 168---0xA8 232---0xE8 145---0x91
最后按照大端字节序存放: 0x91E8A8C0, 这个就是4字节的整形值. const char *inet_ntop(int af, const void *src, char *dst, socklen_t size);
函数说明: 网络IP转换为字符串形式的点分十进制的IP
参数说明:
af: AF_INET
src: 网络的整形的IP地址
dst: 转换后的IP地址,一般为字符串数组
size: dst的长度
返回值:
成功--返回指向dst的指针
失败--返回NULL, 并设置errno
例如: IP地址为010aa8c0, 转换为点分十进制的格式:
01----1 0a----10 a8----168 c0----192
由于从网络中的IP地址是高端模式, 所以转换为点分十进制后应该为: 192.168.10.1 socket编程用到的重要的结构体:struct sockaddr struct sockaddr结构说明: struct sockaddr { sa_family_t sa_family; char sa_data[14]; } struct sockaddr_in结构: 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 */ }; //网络字节序IP--大端模式 通过man 7 ip可以查看相关说明 2.2 socket编程主要的API函数介绍 int socket(int domain, int type, int protocol); 函数描述: 创建socket
参数说明:
domain: 协议版本
AF_INET IPV4
AF_INET6 IPV6
AF_UNIX AF_LOCAL本地套接字使用
type:协议类型
SOCK_STREAM 流式, 默认使用的协议是TCP协议
SOCK_DGRAM 报式, 默认使用的是UDP协议
protocal:
一般填0, 表示使用对应类型的默认协议.
返回值:
成功: 返回一个大于0的文件描述符
失败: 返回-1, 并设置errno
当调用socket函数以后, 返回一个文件描述符, 内核会提供与该文件描述符相对应的读和写缓冲区, 同时还有两个队列, 分别是请求连接队列和已连接队列. int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen); 函数描述: 将socket文件描述符和IP,PORT绑定
参数说明:
socket: 调用socket函数返回的文件描述符
addr: 本地服务器的IP地址和PORT,
struct sockaddr_in serv;
serv.sin_family AF_INET;
serv.sin_port htons(8888);
//serv.sin_addr.s_addr htonl(INADDR_ANY);
//INADDR_ANY: 表示使用本机任意有效的可用IP inet_pton(AF_INET, 127.0.0.1, serv.sin_addr.s_addr); addrlen: addr变量的占用的内存大小
返回值:
成功: 返回0
失败: 返回-1, 并设置errno int listen(int sockfd, int backlog); 函数描述: 将套接字由主动态变为被动态
参数说明:
sockfd: 调用socket函数返回的文件描述符
backlog: 同时请求连接的最大个数(还未建立连接)
返回值:
成功: 返回0
失败: 返回-1, 并设置errno int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen); 函数说明:获得一个连接, 若当前没有连接则会阻塞等待.
函数参数:
sockfd: 调用socket函数返回的文件描述符
addr: 传出参数, 保存客户端的地址信息
addrlen: 传入传出参数, addr变量所占内存空间大小
返回值:
成功: 返回一个新的文件描述符,用于和客户端通信
失败: 返回-1, 并设置errno值. accept函数是一个阻塞函数, 若没有新的连接请求, 则一直阻塞.
从已连接队列中获取一个新的连接, 并获得一个新的文件描述符, 该文件描述符用于和客户端通信. (内核会负责将请求队列中的连接拿到已连接队列中) int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen); 函数说明: 连接服务器
函数参数:
sockfd: 调用socket函数返回的文件描述符
addr: 服务端的地址信息
addrlen: addr变量的内存大小
返回值:
成功: 返回0
失败: 返回-1, 并设置errno值
接下来就可以使用write和read函数进行读写操作了.
除了使用read/write函数以外, 还可以使用recv和send函数
读取数据和发送数据: ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count); ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count); ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags); ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags); 对应recv和send这两个函数flags直接填0就可以了.
注意: 如果写缓冲区已满, write也会阻塞, read读操作的时候, 若读缓冲区没有数据会引起阻塞.
使用socket的API函数编写服务端和客户端程序的步骤图示: 根据服务端和客户端编写代码的流程, 编写代码并进行测试.
测试过程中可以使用netstat命令查看监听状态和连接状态
netstat命令:
a表示显示所有,
n表示显示的时候以数字的方式来显示
p表示显示进程信息(进程名和进程PID) 作业:
自己编写代码熟悉一下服务端和客户端的代码开发流程;
设计服务端和客户端通信协议(属于业务层的协议)如发送结构体 typedef struct teacher_{int tid;char name[30];int age;char sex[30];int sal;
} teacher;typedef struct student_{int sid;char name[30];int age;char sex[30];
}student;typedef struct SendMsg_{int type;//1 - teacher;2 - studentint len;//char buf[0];//变长发送数据
}SendMsg; 服务端
#include stdlib.h
#include stdio.h
#include unistd.h
#include string.h
#include ctype.h //toupper() 函数的使用
#include sys/types.h
#include arpa/inet.h
#include netinet/in.h// #service codeint main()
{// 1.create socket int lfd socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (lfd 0){perror(socket error);return -1;}struct sockaddr_in serv;bzero(serv, sizeof(serv));serv.sin_family AF_INET;serv.sin_port htons(8888); // not chose 1024之前的结果。将高端字节序转换成网络字节序。serv.sin_addr.s_addr htonl(INADDR_ANY); // 表示使用本级的任意ip// 2.bindint ret bind(lfd, (struct sockaddr *)serv, sizeof(serv));if (ret 0){perror(bind error);return -1;}// 3.listen 监听数据listen(lfd, 128);struct sockaddr_in client;socklen_t lensizeof(client);int cfdaccept(lfd,(struct sockaddr *)client,len);//len 是一个输入输出参数char sIP[16];printf(client --IP:[%s],client --Port:[%d]\n,inet_ntop(AF_INET,client.sin_addr.s_addr,sIP,sizeof(sIP)),ntohs(client.sin_port));// 4.accept accept 不是新建一个连接而是从一个连接里面拿出来一个连接出俩而已int cfd accept(lfd, NULL, NULL);printf(lfd[%d],cfd[%d]\n, lfd, cfd);// while() read writeint n 0;int i 0;char buf[1024];// while( nihaowhile (1){// 读数据memset(buf, 0x00, sizeof(buf));n read(cfd, buf, sizeof(buf)); // 阻塞函数if (n 0){printf(read error or client connection close\n, n);}printf(n[%d],buf[%s]\n, n, buf);for (i 0; i n; i){buf[i] toupper(buf[i]);}}// write datawrite(cfd, buf, n);// 关闭监听文件描述符和通信文件描述符close(lfd);close(cfd);return 0;
} 客户端
#include stdlib.h
#include stdio.h
#include string.h
#include unistd.h
#include sys/types.h
#include string.h
#include arpa/inet.h
#include netinet/in.hint main()
{// 创建socket --用于和服务端进行通信int cfd socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (cfd 0){perror(socket error);return -1;}// 连接服务器 int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,// socklen_t addrlen);struct sockaddr_in serv;serv.sin_family AF_INET;serv.sin_port htons(8888);inet_pton(AF_INET, 127.0.0.1, serv.sin_addr.s_addr);int id connect(cfd, (struct sockaddr *)serv, sizeof(serv));if (id 0){perror(connection error);return -1;}int n 0;char buf[256];while (1){// 读标准输入数据memset(buf, 0x00, sizeof(buf));n read(STDIN_FILENO, buf, sizeof(buf));// 发送数据write(cfd, buf, n);// 读服务端发过来读数据memset(buf, 0x00, sizeof(buf));n read(STDIN_FILENO, buf, sizeof(buf));if(n0){printf(read error or service close,n[%d],n);return -1;}printf(n[%x],buf[%s]\n, n, buf);}//关闭a套接字close(cfd);return 0;
} 测试 1.0 使用nc -ip -port 测试 开启一个shell 服务端先开启 另外开启一个shell 客户端 2.0 使用客户端的代码测试
使用客户端的代码测试等待一分钟开启服务端代码再另建一个窗口开启客户端代码最后卡其通信测试一下。
客户端的代码 服务端的代码 补充
端口对应的表
