1.每一层实现不同的功能,对上册的数据做透明传输
2. 每一层向上层提供服务,同时使用下层提供的服务


令牌环网:WIFI、 光纤。
FDDI:GPRS、3G、4G。
底层:Linux内核层
FTP:传输文件
SMTP:传输邮件
TCP/IP协议分为哪四层,具体作用是什么——仅用于个人学习收藏分享_- Demon的博客-CSDN博客_tcp/ip协议包含哪几层
1. 网络接口与物理层
MAC地址: 48位全球唯一,网络设备的身份标识
ARP/RARP:
ARP: IP地址----->MAC地址
RARP: MAC地址--->IP地址
PPP协议: 拨号协议(GPRS/3G/4G)
网络层:
IP地址
IP: Internet protocol(分为IPV4和IPV6)
ICMP: Internet控制管理协议,ping命令属于ICMP
IGMP: Internet分组管理协议,广播、组播
传输层:
TCP: (Transfer Control protocol,传输控制协议) 提供面向连接的,一对一的可靠数据传输的协议
即数据无误、数据无丢失、数据无失序、数据无重复到达的通信
UDP: (user Datagram Protocol, 用户数据报协议): 提供不可靠,无连接的尽力传输协议
是不可靠的无连接的协议。在数据发送前,因为不需要进行连接,所以可以进行高效率的数据传输。
SCTP: 是可靠传输,是TCP的增强版,它能实现多主机、多链路的通信(军方使用)
应用层:
网页访问协议:HTTP/HTTPS
邮件发送接收协议: POP3(收)/SMTP(发) 、IMAP(可接收邮件的一部分)
FTP(采用TCP的),
Telnet/SSH: 远程登录 (不太一样,前者是明文的,后者是加密的)
嵌入式相关:
NTP: 网络时钟协议
SNMP: 简单网络管理协议(实现对网络设备集中式管理)
RTP/RTSP:用传输音视频的协议(安防监控)


TCP和FTP之间用socket(系统调用)编程实现
不断在数据前面加头部,在加上最后一个硬件头部后和CRC验证后,通过驱动来发给以太网或者网卡硬件设备来发送

这就是一个以太网包 App加DATA就是FTP


MSS和MTU
路由器和交换机
路由器与交换机基本原理_sj7575的博客-CSDN博客_交换机和路由器工作原理
请问交换机和路由器分别的实现原理是什么?分别在哪个层次上面实现的?_keepingstudying的博客-CSDN博客_请问交换机和路由器分别的实现原理是什么?分别在哪个层次上面实现的?
4.1.1 socket是一个应用编程的接口,它是一种特殊的文件描述符(对它执行IO的操作函数,比如,read(),write(),close()等操作函数)
4.1.2 socket代表着网络编程的一种资源
4.1.3 socket的类型:
|
流式套接字(SOCK_STREAM): 唯一对应着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): 唯一对应着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):(对应着多个协议,发送穿透了传输层) 可以对较低层次协议如IP、ICMP直接访问。 |

1.IP地址分为IPV4和IPV6
IPV4:采用32位的整数来表示
IPV6:采用了128位整数来表示
mobileIPV6: local IP(本地注册的IP),roam IP(漫游IP)
IPV4地址:
点分形式: 192.168.7.246
32位整数
特殊IP地址:
局域网IP: 192.XXX.XXX.XXX 10.XXX.XXX.XXX
广播IP: xxx.xxx.xxx.255, 255.255.255.255(全网广播)
组播IP: 224.XXX.XXX.XXX~239.xxx.xxx.xxx
16位的数字(1-65535)
众所周知端口: 1~1023(FTP: 21,SSH: 22, HTTP:80, HTTPS:469)
保留端口: 1024-5000(不建议使用)
可以使用的:5000~65535
TCP端口和UDP端口是相互独立的
网络里面的通信是由 IP地址+端口号 来决定
ip数据流走向图解(图)_JasonTome的博客-CSDN博客_ip数据流
字节序是指不同的CPU访问内存中的多字节数据时候,存在大小端(字节序)问题
如CPU访问的是字符串,则不存在大小端问题
一般来说:
X86/ARM: 小端
powerpc(摩托罗拉的)/mips, ARM作为路由器时,大端模式
网络传输的时候采用大端模式
=====
本地字节序、网络字节序

IP地址转换函数:
in_addr_t inet_addr(const char *cp);
cp: 点分形式的IP地址,结果是32位整数(内部包含了字节序的转换,默认是网络字节序的模式)
特点: 1. 仅适应于IPV4
2. 当出错时,返回-1
3.此函数不能用于255.255.255.255的转换
inet_pton()/inet_ntop()
特点: 1.适应于IPV4和IPV6
2.能正确的处理255.255.255.255的转换问题
参数:
1. af: 地址协议族(AF_INET或AF_INET6)
2.src:是一个指针(填写点分形式的IP地址[主要指IPV4])
3.dst: 转换的结果给到dst
RETURN VALUE
inet_pton() returns 1 on success (network address was successfully con‐
verted). 0 is returned if src does not contain a character string representing a valid network address in the specified address family. If af does not contain a valid address family, -1 is returned and errno is set to EAFNOSUPPORT.
1.socket()函数

1.1 参数:
1.domain:
AF_INET IPv4 Internet protocols ip(7)
AF_INET6 IPv6 Internet protocols ipv6(7)
AF_UNIX, AF_LOCAL Local communication unix(7)
AF_NETLINK Kernel user interface device netlink(7)
AF_PACKET Low level packet interface packet(7)
2.type:
SOCK_STREAM: 流式套接字 唯一对应于TCP
SOCK_DGRAM: 数据报套接字,唯一对应着UDP
SOCK_RAW: 原始套接字
3.protocol: 一般填0,原始套接字编程时需填充
1.2 返回值:
RETURN VALUE
On success, a file descriptor for the new socket is returned. On
error, -1 is returned, and errno is set appropriately.
成功时返回文件描述符,出错时返回为-1
2.bind()函数
2.1 参数:
sockfd: 通过socket()函数拿到的fd
addr: struct sockaddr的结构体变量的地址
addrlen: 地址长度

RETURN VALUE
On success, zero is returned. On error, -1 is returned, and errno is set appropriately.
示例代码:

如果是IPV6的编程,要使用struct sockddr_in6结构体(详细情况请参考man 7 ipv6),通常更通用的方法可以通过struct sockaddr_storage来编程
3.listen()函数: 把主动套接字变成被动套接字
参数:
sockfd: 通过socket()函数拿到的fd
backlog: 同时允许几路客户端和服务器进行正在连接的过程(正在三次握手)
一般填5, 测试得知,ARM最大为8
TCP需要三次握手建立连接之后才能传输数据,所以使用TCP原始套接字传输数据需要先完成三次握手:
第一次握手:客户端TCP头部 SYN位至为1 给定seq位的值
第二次握手:服务端返回SYN+ACK(0x012),ack_seq 为客户端第一次握手的seq位+1,并且会随机一个seq位值
第三次握手:客户端需要获取到服务端响应seq位的值,将其+1,存入TCP头部ack_seq位中,seq位同样+1
原始套接字构建 TCP三次握手 及相关问题_CodeGuN的博客-CSDN博客
|
内核中服务器的套接字fd会维护2个链表: 1. 正在三次握手的的客户端链表(数量=2*backlog+1) 2.已经建立好连接的客户端链表(已经完成3次握手分配好了newfd) |
比如:listen(fd, 5); //表示系统允许11(=2*5+1)个客户端同时进行三次握手
返回值:
RETURN VALUE
On success, zero is returned. On error, -1 is returned, and errno is set appropriately.
4.accept(): 阻塞等待客户端连接请求

4.1 参数:
sockfd: 经过前面socket()创建并通过bind(),listen()设置过的fd
addr和addrlen: 获取连接过来的客户的信息
4.2 返回值:
RETURN VALUE
On success, these system calls return a nonnegative integer that is a descriptor for the accepted socket. On
error, -1 is returned, and errno is set appropriately.
成功时返回已经建立好连接的新的newfd
5.客户端的连接函数 connect()

connect()函数和服务器的bind()函数写法类似:
5.1 参数:
sockfd: 通过socket()函数拿到的fd
addr: struct sockaddr的结构体变量的地址
addrlen: 地址长度
5.2 返回值:
RETURN VALUE
If the connection or binding succeeds, zero is returned. On error, -1
is returned, and errno is set appropriately.
实验程序
- #ifndef __NET_H__
- #define __NET_H__
-
-
- #include
- #include
- #include
- #include
- #include
- #include
- #include
- #include
- #include
- #include
-
- #define SERV_PORT 5001
- #define SERV_IP_ADDR "192.168.26.128"
- #define BACKLOG 5
- #define QUIT_STR "quit"
-
-
- #endif
- #include "net.h"
- int main(void)
- {
- int fd = -1;
- struct sockaddr_in sin;
- /* 1. 创建socket fd*/
- if( (fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
- perror("socket");
- exit(1);
- }
- /*2.连接服务器 */
-
- /*2.1 填充struct sockaddr_in结构体变量 */
- bzero(&sin,sizeof(sin));
-
- sin.sin_family = AF_INET;
- sin.sin_port = htons(SERV_PORT); //网络字节序的端口号
- #if 0
- sin.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERV_IP_ADDR);
- #else
- if( inet_pton(AF_INET, SERV_IP_ADDR, (void *)&sin.sin_addr) != 1) {
- perror("inet_pton");
- exit(1);
- }
- #endif
-
- if( connect(fd, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(sin)) < 0) {
- perror("connect");
- exit(1);
- }
-
- printf("Client staring...OK!\n");
- /*3. 读写数据 */
- char buf[BUFSIZ];
- int ret = -1;
- while(1) {
- bzero(buf, BUFSIZ);
- if( fgets(buf, BUFSIZ-1, stdin) ==NULL) {
- continue;
- }
- do {
- ret = write(fd, buf, strlen(buf));
- }while(ret < 0 && EINTR == errno);
-
- if( !strncasecmp(buf, QUIT_STR, strlen(QUIT_STR))) { //用户输入了quit字符
- printf("Client is exiting!\n");
- break;
- }
- }
-
- /*4.关闭套接字 */
- close(fd);
- }
- #include "net.h"
-
- int main()
- {
- int fd = -1;
- struct sockaddr_in sin;
- //创建socket fd*
- if((fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM, 0)) < 0){
- perror("socket");
- //return -1;
- exit(1);
- }
- //绑定
- //填充struct socketddr_in结构体变量
- bzero(&sin,sizeof(sin));//把sin全填充0
- sin.sin_family = AF_INET;
- sin.sin_port = htons(SERV_PORT); //网络字节端口号
- #if 0
- sin.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERV_IP_ADDR);
- #else
- if( inet_pton(AF_INET,SERV_IP_ADDR,(void *)&sin.sin_addr) != 1){
- perror("inet_pton");
- exit(1);
- }
- #endif
- //绑定
- if(bind(fd, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(sin)) < 0) {
- perror("bind");
- exit(1);
- }
- //调用listen()把主动套接字变成被动套接字
- if(listen(fd,BACKLOG) < 0 ){
- perror("listen");
- exit(1);
- }
- printf("Server starting...OK!\n");
- int newfd = -1;
- //阻塞等待客户端连接
- newfd = accept(fd, NULL, NULL);
- if(newfd < 0){
- perror("accept");
- exit(1);
- }
- //5读写
- //..和newfd进行数据读写
- int ret = -1;
- char buf[BUFSIZ];
- bzero(buf,BUFSIZ);
- while(1){
- // bzero(buf, BUFSIZ);
- do {
- ret = read(newfd, buf, BUFSIZ - 1);
-
- }while(ret < 0 && EINTR == errno);
- if(ret < 0) {
- perror("read");
- exit(1);
- }
- if(!ret) {
- break;
- }
- printf("Receive data: %s\n", buf);
- if(!strncasecmp(buf,QUIT_STR, strlen(QUIT_STR))) { // 用户输入了quit字符
- printf("Client is exiting!\n");
- break;
- }
- }
- close(newfd);
- close(fd);
-
- return 0;
- }
-
-
-
-
运行结果:

现在还有一个问题换了机器后需要改程序把ip换成新机器的
sin.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);//INADDR_ANY = -1
这样就可以绑定在任意ip上,htonl将本地字节序转化为网络字节序,INADDR_ANY = -1但是机器存的其实是全1,虽然大端字序小端字序一样但是这样写更严谨一些,这样写程序可以在任意一台机器运行,并且从同台机器的不同网卡接收到的信息都可处理。
htonl(),htons(),ntohl(),ntons()--大小端模式转换函数 - 功夫 熊猫 - 博客园
优化一下服务器和客户端:
客户端:
- /*./client serv_ip serv_port */
- #include "net.h"
-
-
-
- void usage (char *s)
- {
- printf ("\n%s serv_ip serv_port", s);
- printf ("\n\t serv_ip: server ip address");
- printf ("\n\t serv_port: server port(>5000)\n\n");
- }
-
- int main (int argc, char **argv)
- {
- int fd = -1;
-
- int port = -1;
- struct sockaddr_in sin;
-
- if (argc != 3) {
- usage (argv[0]);
- exit (1);
- }
- /* 1. 创建socket fd */
- if ((fd = socket (AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
- perror ("socket");
- exit (1);
- }
-
- port = atoi (argv[2]);
- if (port < 5000) {
- usage (argv[0]);
- exit (1);
- }
- /*2.连接服务器 */
-
- /*2.1 填充struct sockaddr_in结构体变量 */
- bzero (&sin, sizeof (sin));
-
- sin.sin_family = AF_INET;
- sin.sin_port = htons (port); //网络字节序的端口号
- #if 0
- sin.sin_addr.s_addr = inet_addr (SERV_IP_ADDR);
- #else
- if (inet_pton (AF_INET, argv[1], (void *) &sin.sin_addr) != 1) {
- perror ("inet_pton");
- exit (1);
- }
- #endif
-
- if (connect (fd, (struct sockaddr *) &sin, sizeof (sin)) < 0) {
- perror ("connect");
- exit (1);
- }
-
- printf ("Client staring...OK!\n");
- /*3. 读写数据 */
- char buf[BUFSIZ];
- int ret = -1;
- while (1) {
- bzero (buf, BUFSIZ);
- if (fgets (buf, BUFSIZ - 1, stdin) == NULL) {
- continue;
- }
- do {
- ret = write (fd, buf, strlen (buf));
- } while (ret < 0 && EINTR == errno);
-
- if (!strncasecmp (buf, QUIT_STR, strlen (QUIT_STR))) { //用户输入了quit字符
- printf ("Client is exiting!\n");
- break;
- }
- }
-
- /*4.关闭套接字 */
- close (fd);
- }
-
-
服务器端:
- #include "net.h"
- void cli_data_handle (void *arg);
- int main()
- {
- int fd = -1;
- struct sockaddr_in sin;
- //创建socket fd*
- if((fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM, 0)) < 0){
- perror("socket");
- //return -1;
- exit(1);
- }
- /*优化4: 允许绑定地址快速重用 */
- int b_reuse = 1;
- setsockopt (fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &b_reuse, sizeof (int));
- //绑定
- //填充struct socketddr_in结构体变量
- bzero(&sin,sizeof(sin));//把sin全填充0
- sin.sin_family = AF_INET;//地址族网际网区域
- sin.sin_port = htons(SERV_PORT); //网络字节端口号
- //优化使server可以绑定在任意IP上
- #if 1
- sin.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);//INADDY_ANY = -1
- #else
- if( inet_pton(AF_INET,SERV_IP_ADDR,(void *)&sin.sin_addr) != 1){
- perror("inet_pton");
- exit(1);
- }
- #endif
- //绑定
- if(bind(fd, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(sin)) < 0) {
- perror("bind");
- exit(1);
- }
- //调用listen()把主动套接字变成被动套接字
- if(listen(fd,BACKLOG) < 0 ){
- perror("listen");
- exit(1);
- }
- printf("Server starting...OK!\n");
- int newfd = -1;
- //阻塞等待客户端连接
- #if 0
- newfd = accept(fd, NULL, NULL);
- if(newfd < 0){
- perror("accept");
- exit(1);
- }
- #else
- //通过程序获取刚建立连接的socket客户端的ip地址和端口号
- pthread_t tid;
-
- struct sockaddr_in cin;
- socklen_t addrlen = sizeof (cin);
-
- while (1) {
- if ((newfd = accept (fd, (struct sockaddr *) &cin, &addrlen)) < 0) {
- perror ("accept");
- exit (1);
- }
-
- char ipv4_addr[16];
- if (!inet_ntop (AF_INET, (void *) &cin.sin_addr, ipv4_addr, sizeof (cin))) {
- perror ("inet_ntop");
- exit (1);
- }
-
- printf ("Clinet(%s:%d) is connected!\n", ipv4_addr, htons (cin.sin_port));
-
- pthread_create (&tid, NULL, (void *) cli_data_handle, (void *) &newfd);
- }
-
- close (fd);
- return 0;
- }
- #endif
- void cli_data_handle (void *arg)
- {
- int newfd = *(int *) arg;
-
- printf ("handler thread: newfd =%d\n", newfd);
-
- //..和newfd进行数据读写
- int ret = -1;
- char buf[BUFSIZ];
- while (1) {
- bzero (buf, BUFSIZ);
- do {
- ret = read (newfd, buf, BUFSIZ - 1);
- } while (ret < 0 && EINTR == errno);
- if (ret < 0) {
-
- perror ("read");
- exit (1);
- }
- if (!ret) { //对方已经关闭
- break;
- }
- printf ("Receive data: %s\n", buf);
-
- if (!strncasecmp (buf, QUIT_STR, strlen (QUIT_STR))) { //用户输入了quit字符
- printf ("Client(fd=%d) is exiting!\n", newfd);
- break;
- }
- }
- close (newfd);
-
- }
-
-
-
-
-
结果:


下面试试多进程服务器
- #include
- #include
- #include "net.h"
-
- void cli_data_handle (void *arg);
-
- void sig_child_handle(int signo)
- {
- if(SIGCHLD == signo) {
- waitpid(-1, NULL, WNOHANG);
- }
- }
- int main (void)
- {
-
- int fd = -1;
- struct sockaddr_in sin;
-
- signal(SIGCHLD, sig_child_handle);
-
- /* 1. 创建socket fd */
- if ((fd = socket (AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
- perror ("socket");
- exit (1);
- }
-
- /*优化4: 允许绑定地址快速重用 */
- int b_reuse = 1;
- setsockopt (fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &b_reuse, sizeof (int));
-
-
- /*2. 绑定 */
- /*2.1 填充struct sockaddr_in结构体变量 */
- bzero (&sin, sizeof (sin));
- sin.sin_family = AF_INET;
- sin.sin_port = htons (SERV_PORT); //网络字节序的端口号
-
- /*优化1: 让服务器程序能绑定在任意的IP上 */
- #if 1
- sin.sin_addr.s_addr = htonl (INADDR_ANY);
- #else
- if (inet_pton (AF_INET, SERV_IP_ADDR, (void *) &sin.sin_addr) != 1) {
- perror ("inet_pton");
- exit (1);
- }
- #endif
- /*2.2 绑定 */
- if (bind (fd, (struct sockaddr *) &sin, sizeof (sin)) < 0) {
- perror ("bind");
- exit (1);
- }
-
- /*3. 调用listen()把主动套接字变成被动套接字 */
- if (listen (fd, BACKLOG) < 0) {
- perror ("listen");
- exit (1);
- }
- printf ("Server starting....OK!\n");
- int newfd = -1;
- /*4. 阻塞等待客户端连接请求 */
-
- struct sockaddr_in cin;
- socklen_t addrlen = sizeof (cin);
- while(1) {
- pid_t pid = -1;
- if ((newfd = accept (fd, (struct sockaddr *) &cin, &addrlen)) < 0) {
- perror ("accept");
- break;
- }
- /*创建一个子进程用于处理已建立连接的客户的交互数据*/
- if((pid = fork()) < 0) {
- perror("fork");
- break;
- }
-
- if(0 == pid) { //子进程中
- close(fd);
- char ipv4_addr[16];
-
- if (!inet_ntop (AF_INET, (void *) &cin.sin_addr, ipv4_addr, sizeof (cin))) {
- perror ("inet_ntop");
- exit (1);
- }
-
- printf ("Clinet(%s:%d) is connected!\n", ipv4_addr, ntohs(cin.sin_port));
- cli_data_handle(&newfd);
- return 0;
-
- } else { //实际上此处 pid >0, 父进程中
- close(newfd);
- }
-
-
- }
-
-
- close (fd);
- return 0;
- }
-
- void cli_data_handle (void *arg)
- {
- int newfd = *(int *) arg;
-
- printf ("Child handling process: newfd =%d\n", newfd);
-
- //..和newfd进行数据读写
- int ret = -1;
- char buf[BUFSIZ];
- while (1) {
- bzero (buf, BUFSIZ);
- do {
- ret = read (newfd, buf, BUFSIZ - 1);
- } while (ret < 0 && EINTR == errno);
- if (ret < 0) {
-
- perror ("read");
- exit (1);
- }
- if (!ret) { //对方已经关闭
- break;
- }
- printf ("Receive data: %s\n", buf);
-
- if (!strncasecmp (buf, QUIT_STR, strlen (QUIT_STR))) { //用户输入了quit字符
- printf ("Client(fd=%d) is exiting!\n", newfd);
- break;
- }
- }
- close (newfd);
-
- }
