网络体系结构及通信协议(UDP)
进程间通信 interprocess communicate ------>IPC
三大类：
同一台主机之间的进程
1、古老的通信方式
无名管道
有名管道
信号
2、IPC对象通信 system v
消息队列
共享内存
信号量集
不同主机间进程通信
3、socket通信
网络通信
1.国际网络体系结构：
OSI模型: open system interconnect 理论模型
1977 国际标准化组织
各种不同体系结构的计算机能在世界范围内互联成网。
协议簇
TCP/IP模型: 工业模型
4层
应用层:HTTP、HTTPS、FTP、TFTP、MQTT
传输层:TCP、UDP
网络层:IP
网络接口层:网络接口层既是传输数据的物理媒介，也可以为网络层提供一条准确无误的线路
5层
应用层:HTTP、HTTPS、FTP、TFTP、MQTT
传输层:TCP、UDP
网络层:IP
数据链路层:封装成帧，点对点通信（局域网内通信），差错检测 交换机
物理层:定义物理设备标准，比如网线，光纤等传输介质 比特流 bit
2.协议:
应用层协议:
FTP:文件传输协议(实现文件上传/下载)
TFTP:简单文件传输协议(实现文件上传/下载)
HTTP:超文本传输协议(实现超文本(集视频、图片、文字于一体的文件类型)传输)
HTTPS:加密版超文本传输协议
MQTT:消息队列遥测传输协议（物联网传输）
传输层协议:
UDP:用户数据报协议
TCP:传输控制协议
网络层:
IP协议
192.168.1.128
IPv4 32位
IPv6 128位
192.168.1.3 (用户表示形式) 点分十进制
11000000101010000000000100000011 (计算机存储形式) 32bits
IP地址 = 网络位 + 主机位
192.168.0.121/24
24：网络位的位数
网络位:该IP地址位于哪个网段(局域网)内
主机位:这个网段(局域网)第几台主机
子网掩码:
如：255.255.255.0
11111111.11111111.11111111.00000000
用来区分IP地址的网络位和主机位，搭配IP地址使用。
子网掩码是1的部分对应IP地址的网络位
子网掩码是0的部分对应IP地址的主机位
192.168.1.0
网段号:
IP地址网络位不变,主机位全为0,则为该IP地址的网段号
192.168.1.3
255.255.0.0
192.168.0.0
位于
192.168.1.0 网段内(网段内的IP能直接通信)
广播号:
IP地址网络位不变,主机位全为1,则为该IP地址的广播号
192.168.1.255
255.255.255.0
广播号:
192.168.1.255(向广播号发送信息,所有局域网内IP都能收到此信息)
feiQ VNC
192.168.1.255
IP地址的划分:
(1)A类地址:
范围:1.0.0.0 - 126.255.255.255
子网掩码:255.0.0.0 126*2^24
用于管理大规模网络
私有IP地址:10.0.0.0 - 10.255.255.255
127.0.0.0 回环地址
(2)B类地址:
范围:128.0.0.0 - 191.255.255.255
子网掩码:255.255.0.0 2^16
管理大中规模网络
私有IP地址:172.16.0.0 - 172.31.255.255
(3)C类地址:
范围:192.0.0.0 - 223.255.255.255
子网掩码:255.255.255.0 2^8
管理中小规模网络
私有IP地址:192.168.0.0 - 192.168.255.255
(4)D类地址:
224.0.0.0 - 239.255.255.255
组播和广播使用
(5)E类地址:
240.0.0.0 - 255.255.255.254
用来进行实验
公有IP：由电信公司直接分配，并需要付费的IP地址， 可以直接访问internet
私有IP：不能直接访问internet的ip地址
节省ip地址
端口号： 16位的数值 0-65535
作用：唯一的标识一个进程
每一个应用进程都有一个端口号；
通讯时用来区分数据包属于哪一个进程。
分类：
1）任何TCP/IP实现所提供的服务都用1-1023之间的端口号。
http ： 80
FTP： 20/21
TFPT: 69
HTTPS: 443
2）端口号从1024-49151是被注册的端口号，被IANA指定为特殊服务使用。
3）从49152-65535是动态或私有端口号。
IP+PORT : 可以找到目标主机上的目标进程
3.TCP/IP封包，拆包过程
网络协议栈
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1.网络的配置:
如果需要拨号上网的，后序网络调试建议使用手机热点。
1.ping
ping IP地址/域名
测试当前主机与IP地址/域名是否连通
PING www.a.shifen.com (14.215.177.39) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 14.215.177.39 (14.215.177.39): icmp_seq=1 ttl=55 time=38.5 ms
64 bytes from 14.215.177.39 (14.215.177.39): icmp_seq=2 ttl=55 time=42.6 ms
www.baidu.com -> DNS服务器 -> IP地址
2.ifconfig
查看当前操作系统中网卡信息
ens33:虚拟机中的网卡
lo:回环地址(127.0.0.1)
inet:IPv4地址
netmask:子网掩码
broadcast:广播号
inet6:IPv6地址
ether:MAC地址
4.永久配置IP地址:
1.将虚拟机设置为桥接模式:
点击"虚拟机"
点击"设置"
点击"网络适配器"
点击"桥接模式"
点击"确定"
2.将虚拟机的IP地址桥接到无线网卡上
点击"编辑"
点击"虚拟网络编辑器"
点击"更改设置"
点击"桥接到"能上网的网卡上去
点击"应用"
点击"确定"
3.设置虚拟机的IP地址
1.打开虚拟机网卡配置文件
sudo vi /etc/network/interfaces
2.将文件内容修改为如下:
自动获取IP地址配置如下:(推荐)
auto lo
iface lo inet loopback
auto ens33
iface ens33 inet dhcp
3.重启网络服务
sudo /etc/init.d/networking restart
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网络编程之 UDP
UDP:用户数据报协议
User Datagram Protocol
1、特性：
1.发送数据时不需要建立链接，节省资源开销
2.不安全不可靠的协议 //一般用在实时性比较高的广播，组播//vnc
3.面向报文。
4.资源开销小
2、框架：
C/S模式 ：有一个专用的客户端 client----server
QQ1--->腾讯服务器---->QQ2
server：socket() ===>bind()===>recvfrom()===>close()
client：socket() ===>（bind()）===>sendto() ===>close()
B/S模式 ：有一个通用的客户端浏览器
browser----server
套接字编程接口:
1.socket
套接字:通信对象的抽象, 网络通信的端口，一个通信链的句柄。
int socket(int domain, int type, int protocol);
功能:
创建一个用来通信的接口（文件描述符)
参数:
domain:通信的协议族(AF_INET:IPv4协议族)
type:
SOCK_DGRAM:数据报套接字 (UDP使用此类型)
SOCK_STEAM:流式套接字 (TCP使用此类型)
SOCK_RAW:原始套接字
protocol:
默认传0 按照协议的默认属性创建
返回值:
成功返回用来进行通信的文件描述符
失败返回-1
IPv4地址形式:
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 */
};
2.sendto
ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
功能:
向一个IP地址和端口发送数据信息
端口号:区分一台主机不同的应用程序(0 - 65535)
参数:
sockfd:套接字文件描述符
buf:发送数据空间首地址
len:发送数据的长度
flags:发送数据属性(默认为0)
dest_addr:目的IP地址和端口
addrlen:目的IP地址和端口的长度
返回值:
成功返回实际发送字节数
失败返回-1
struct sockaddr 通用地址类型
struct sockaddr_in IPv4地址类型
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 */
};
struct in_addr {
uint32_t s_addr; /* address in network byte order */
};
3.htons----》主机转网络字节序
主机：小端 host
网络：大端 network
uint32_t htonl(uint32_t hostlong); 主机转网络
uint16_t htons(uint16_t hostshort); 主机转网络
uint32_t ntohl(uint32_t netlong); 网络转主机
uint16_t ntohs(uint16_t netshort); 网络转主机
h:host
n:net
l:long
s:short
4.inet_addr
in_addr_t inet_addr(const char *cp);
功能:
将字符串IP地址转换成二进制IP地址形式
char *inet_ntoa(struct in_addr in);
功能：
将二进制ip转换成字符串
练习：
循环从终端接收字符串,并发送给串口调试助手,
5.bind
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,
socklen_t addrlen);
功能:将一个套接字与IP地址和端口号绑定(只能绑定自己的IP地址)
参数:
sockfd:套接字文件描述符
addr:IP地址和端口号结构体首地址
addrlen:长度
返回值:
成功返回0
失败返回-1
6.recvfrom
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
功能:
接收网络发送的数据信息
参数:
sockfd:套接字文件描述符
buf:存放数据空间首地址
len:最大能够接收的数据个数
flags:属性默认为0
src_addr:存放发送端IP地址信息的空间首地址
addrlen:想要接收的数据长度的空间首地址
返回值:
成功返回实际接收字节数
失败返回-1
具有阻塞功能(直到接收到数据,才会继续向下执行)
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wireshark抓包工具的使用：
1. 在线安装wireshark抓包工具
sudo apt-get install wireshark
sudo wireshark //启动wireshark
2. wireshark作用：
可以抓取通过网卡的数据包
用于软件代码出错调试和错误分子
3.使用方法：
1. sudo wireshark
2. 选择网卡 双击any网卡
3. 选择过滤条件
tcp.port == 80 || udp.port == 80
4. 进行一次网络通信
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UDP 报文头
UDP首部有8个字节，由4个字段构成，每个字段都是两个字节：
+------------------------------+
| 16位源端口 | 16位目的端口 |
|------------------------------|
| 16位数据长度 | 16位校验和 |
|------------------------------|
| 数据 |
+------------------------------+
1.源端口： 源主机的应用程序使用的端口号。
2.目的端口：目的主机的应用程序使用的端口号。
3.长度：是指UDP头部和UDP数据的字节长度。因为UDP头 部长度为8字节，所以该字段的最小值为8。
4.校验和：检测UDP数据报在传输中是否有错，有错则丢弃。
原文地址：https://blog.csdn.net/m0_63793814/article/details/140856942
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