网络编程基础

网络编程基础知识

1、什么是计算机网络

• 计算机网络是一组自治的计算机系统
• 计算机网络是由交换机和路由器连接成的

2、网络的类型

• 1）局域网：以太网（802.3） 令牌环网 ATM（现在不是主流） 光纤网
• 2）城域网：多个局域网组成城域网
• 3）广域网：多个城域网组成广域网

3、网络传输的介质

• 双绞线
• 同轴电缆
• 光纤 单模和多模
• wifi
• 光信号

4、网络传输的数据格式

• 电路交换：电话交换的线路，是按照电信号传输的,完全是模拟电路
• 报文交换：数字电路，按照报文交换的，
• 分组交换：根据局域网的限制，MTU=1500，如果报文大于1500，就按照小于1500的报文长度分组

5、网络设备

HUB：分流设备，把网络流量一分多，是根据实际情况平均分配的方法,是即插即用的设备中继器：网络信号传输一段距离后，信号衰减会变弱，需要通过中继器把信号还原和再生网桥：连接2个网络的设备，这2个网络可以是相同类型的网络，也可以是不同类型的网络交换机：    1）接入层交换机，直接连接电脑，是同一个网络    2）汇聚层交换机，具有级联的功能，相当于多端口的网桥    注：交换机的主要功能是交换和转发路由器：是网络中计算机寻找网络路径并转发报文的设备;主要功能是存储和转发； 路由协议：RIP OSPF BGP网关：是一个网络的出口，比如，路由器和防火墙，可以在网关设置一些规则，IP过滤

• 6、网络架构

  web:是一个网络架构，web能够提供什么功能？文本，图片，音频，视频  http https  百度 webc/s:360,迅雷,具有一个客户端，是dialog,是一个窗口界面b/s:百度，新浪，天猫，不需要安装客户端，直接使用浏览器，p2p:qq，微信，p2p等价于2个c/s

• 7、电子商务

C2C:client to client 客户到客户B2C:business to client 商家到客户O2O:online to offline 线上线下M2M:machine to machine 

• 8、主流的网络概念

  云计算：是在传统的分布式计算和网格计算，以及虚拟化的基础上提出的大数据：hadoop,在大量数据的基础上，类似于数据挖掘和搜索，经过分析，得出一些有使用价值的结论互联网：很大的网络，是连接全球的网络，是计算机互联的网络移动互联网：是移动终端互联的网络互联网加：是互联网和下一代互联网之间的一个概念物联网：万物网，一切电设备，都可以接入网络

• 9、网络协议栈的概念

  分2类：osi 7层模型；TCP/IP 5层模型现在计算机网络里面使用的是TCP/IP 5层模型，为什么没有使用ISO 7层模型？OSI 7层模型比TCP/IP 5层模型更理想化，是因为当OSI7层模型实现的时候，TCP/IP 5层模型已经商业化了，所以说OSI7层模型用在了教学OSI 7层模型：应用层      http https dns ftp tftp 表示层      定义了报文的数据结构，加密解密会话层      逻辑顺序 dns 把网址转化为物理的ip地址传输层      端到端的概念，socket， tcp udp网络层      ip icmp igmp数据链路层  mac arp rarp物理层      传输介质TCP/IP 5层模型:应用层传输层网络层数据链路层物理层

• 10、TCP/IP 5层协议栈-物理层

  物理层主要是传输介质机械特性：外形物理特性：电压过程特性：逻辑执行顺序功能特性：提供什么功能

• 11、数据链路层

  分2层：(1)LLC(logical link control)逻辑链路控制 (2) MAC(media access control)媒体接入控制随着网络的发展，LLC子层已经逐渐淡化了，现在的数据链路层主要是指MAC层MAC地址是网卡的物理地址硬件地址 f8:a9:63:55:6e:8f   6个字节，48位MAC地址分成2部分，前24位和后24位，前24位用来表示网卡的生产厂家，后24位用来表示网卡的标号MAC地址（48）=厂家（24）+网卡编号（24）ARP：地址解析协议，把mac地址转化为ip地址RARP：逆向地址解析协议，把ip地址转化为mac地址

  广播风暴：
  计算机网络由于大量异常数据或者病毒的影响，导致计算机数据收发阻塞
  怎么避免广播风暴？
  划分vlan，在一定程度避免广播风暴
  vlan是把交换机的端口分为几组，每组一个vlan，每个vlan之间不能直接通信，如果需要通信，需要通过IP层转发

• 12、网络层

  网络层的特点：网络层的报文发送，是无连接的发送，是尽最大努力交付的发送方式网络层的核心是ip址IPV4是4字节，32位；IPV6是6字节，48位1）ip地址的表达方式有2种：a.点分十进制192.168.16.153 字符串b.二进制11000000  10100100  00010000  100110012)4类ip地址的取值范围(IPV4为主)A类IP地址：前8位是网络号，后24位是主机号00000000 ~ 011111110~127B类IP地址：前16位是网络号，后16位是主机号10000000 ~ 10111111128~191C类IP地址:前24位是网络号，后8位是主机号11000000 ~ 11011111192~223D类IP地址：11100000 ~ 11101111224 ~ 239D类IP地址使用组播使用的3)子网掩码规定：网络号部分全写1，主机号部分全写0每一个IP都由2组分组成IP=网络号+主机号A类IP地址=8+2411111111 00000000 00000000 00000000255 0 0 0      255.0.0.0B类IP地址=16+1611111111 11111111 00000000 00000000255 255 0 0    255.255.0.0C类IP地址=24+811111111 11111111 11111111 00000000255 255 255 0  255.255.255.0对于主机号部分，有一个规定：如果主机号部分是n位(8 16 24),支持多少台主机？2^n-2,举例，对于C类IP地址，8位，2^8-2=256-2=254   -2:去掉全0和全1； 全1是广播地址，全0指的对应的网络地址如果说是0.0.0.0 是网络监听地址，INADDR_ANY4)划分子网和超网对于C类地址，最多支持256，a)假如说有3个子公司，人数分别是30 50 8030～2^550~2^680~2^7标准的子网掩码255.0.0.0255.255.0.0255.255.255.0192.168.16.*30的子网掩码11111111 11111111 11111111  11100000255.255.255.22450的子网掩码11111111 11111111 11111111  11000000255.255.255.19280的子网掩码11111111 11111111 11111111  10000000255.255.255.128b)划分超网加入公司有1000人,1000~2^10192.168.16.*11111111 11111111 111111    11 00000000011111111 11111111 11111100 00000000255.255.252.0*前提条件是网络中的交换机和路由器支持划分子网和超网

• 13、传输层

  1）传输层是自下向上第一次提出了端到端的概念端到端？socket  (IP+PORT) 到 (IP+PORT)TCP:    面向连接的，字节流的，可靠的传输，有3次握手连接，4次握手断开连接；TCP收发数据需要更多的资源；组播和广播一般不是用TCPUDP:    面向无连接的，数据报格式的，尽最大努力交付的。UDP适合于组播和广播；游戏，QQ，音频，视频点播2）3次握手y=ax^2+bx+c  a！=0是基于TCP的，UDP没有3次握手客户端和服务器收发数据前，需要先建立连接，通过3次握手，实质上是客户端和服务器收发3个报文SYN:是请求连接报文SCK：是确认报文seq：报文的序列号ack：报文确认号，也是希望收到的下一个报文的序列号c->s:SYN=1,seq=xs->c:SYN=1,ACK=1,seq=y,ack=x+1c->s:ACK=1,seq=x+1,ack=y+13)4次挥手客户端和服务器断开连接，需要收发4个报文，需要客户端主动和服务器断开连接，也需要服务器主动和客户端断开连接FIN：终止报文ACK: 确认报文seq: 报文序列号ack: 报文的确认号c->s:FIN=1,seq=us->c:ACK=1,seq=v,ack=u+1............s->c:FIN=1,ACK=a,seq=w,ack=u+1c->s:ACK=1,seq=u+1,ack=w+1断开连接之后还需要2MSL的时间？a)网络断开连接之后，需要2MSL的时候释放相关资源b)最后一个c->s的报文，可能会发丢;s->c会重新发送一个断开连接的报文，确保了最后一个断开连接的报文可以正确到达。

• 14、应用层

  http：超文本传输协议 urlhttps：加密解密的http协议ftp：文件传输协议tftp：简单文件传输协议dns：域名解析协议,分布式数据库，是把url网址转化为物理ip地址smtp：简单电子邮件传输协议pop3：电子邮件传输协议snmp：简单网络管理协议

• 15、ifconfig ping traceroute

  ifconfig (ethx wlanx)ping ip  或者 ping ip -c 5traceroute ip或者网址 显示的是经过的路由信息 sudo apt-get install traceroute

• 16、wireshark

  sudo apt-get install wireshark1)ping命令2)3次握手和4次握手启动wireshark,打开浏览器，输入www.baidu.com,暂时不回车；让wireshark运行，马上浏览器回车，百度连接通以后，马上关闭浏览器

• 17、memset bzero

#include <string.h>void *memset(void *s, int c, size_t n);char buf[128]={0};memset(buf,0,sizeof(buf));

#include <strings.h>void bzero(void *s, size_t n);void bzero(void *s,size_t n){    memset(s,0,n);}

• 18、字节序

   小端和大端字节序小端字节序：数据的低位存储在地址的低位大端字节序：数据的低位存储在地址的高位；数据的高位存储在地址的低位0x12345678         1000  1001  1002  1003小端     78    56    34    12     大端     12    34    56    78         1003  1002  1001 1000小端     12    34    56   78大端     78    56    34   12字节序主要是和CPU有关系intel cpu 小端字节序amd cpu 小端字节序powerpc:IBM 大端字节序arm:小端字节序；也有大端字节序网络字节序？网络上的数据全是大端字节序

• 19、字节序转化函数

htonshtonlntohsntohl#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);

• 20、ip地址格式转化函数

#include <sys/socket.h>#include <netinet/in.h>#include <arpa/inet.h>//把点分十进制的ip字符串转化为网络序的二进制的ip地址int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp);//把网络序的二进制的ip地址转化为点分十进制的ip字符串char *inet_ntoa(struct in_addr in);