網絡編程基礎概念總結
時間：2018-08-15 來源：未知
基本概念
【1】基礎知識
【2】網絡體系結構
(1)OSI開放系統(tǒng)互聯(lián)模型
(2)TCP/IP協(xié)議族的體系結構：
【3】TCP和UDP
【4】Socket
【6】其他概念
【1】基礎知識
1)計算機與網絡發(fā)展的7個階段
1、批處理(20世紀50年代)：是指實現(xiàn)將用戶每個數(shù)據(jù)裝入卡帶或者磁帶。并有計算機按照一
定的順序讀取，是用戶所要執(zhí)行的這些程序和數(shù)據(jù)能夠一并批量得到處理的方式。2、分時系統(tǒng)(20世紀60年代)：是指多個終端(包含鼠標、鍵盤、顯示器等輸入
輸出設備組
成，最初還包括打印機)與一臺計算機連接，允許多個用戶同時使用一臺計算機的
系統(tǒng)。
特性：多路性、獨占性、交互性和及時性。
3、計算機之間的通信(20世紀70年代)
4、計算機網絡的產生(20世紀80年代)
5、互聯(lián)網的普及(20世紀90年代)
6、以互聯(lián)網技術為中心的時代(2000年)
7、從“單純建立連接”到“安全建立連接”(2010年)
2)早期的ARPAnet使用網絡控制協(xié)議
(Network Control Protocol，NCP)
不能互聯(lián)不同類型的計算機和不同類型的操作系統(tǒng)，沒有糾錯功能
3)網絡體系結構
指網絡的層次結構和每層所使用協(xié)議的集合
4)通信協(xié)議
1、協(xié)議：一組控制數(shù)據(jù)通信的規(guī)則。三要素：①語法(包括數(shù)據(jù)格式、編碼及信號電平等)②
語義(包括用于協(xié)議和差錯處理的控制信息)③時序(包括速度匹配和排
序)。
2、標準：一致同意的規(guī)則。分類：①事實上的標準：實際情況或者習慣②合法標準：法律或者
規(guī)章制度
3、標準化組織：緩慢發(fā)展：ISO：國際標準化組織;ITU-T：國際電聯(lián)-電信標準
部;ANSI：美
國國家標準化局;IEEE：電氣電子工程師協(xié)會(主要是以太網、局域網方面
的);
EIA：電子工業(yè)協(xié)會(物理傳輸標準、光釬傳輸)。快速發(fā)展：論壇：幀中繼
論壇、
ATM論壇;管理機構：FCC 聯(lián)邦通信委員會。Internet標準：RFC
【2】網絡體系結構
(1)OSI開放系統(tǒng)互聯(lián)模型
1)ISO(國際標準化組織)制定了一個國際標準OSI(開放式通信系統(tǒng)互聯(lián)參考模型,)，對通信系統(tǒng)
進行了標準化。(理想模型，實際只有四層)
2)OSI模型將通信協(xié)議中必要的功能分成了7層，每個分層都接收有它下一層所提供的特定
服務，并
且負責為自己的上一層提供特定的服務。上下層之間進行交互時所遵循的約定叫做“接口”。同一
層之間的交互所遵循的約定叫做“協(xié)議”。
3)7層通信
1、應用層：指定特定應用的協(xié)議(比如發(fā)送和接受文件的軟件按鈕，發(fā)送者輸入“早上好”并附
上收件人，按下發(fā)送按鈕，接受者收到信息會將其存儲在硬盤或者非易失
存儲器
(數(shù)據(jù)不會因為斷電而丟失的一種存儲設備)上，這些都是在應用層上
的)。應用
程序：FTP、E-mail、Telnet
2、表示層：設備固有數(shù)據(jù)格式和網絡標準數(shù)據(jù)格式的轉換(接受者和發(fā)送者如果使用的郵件客
戶端不一樣，那么就會出現(xiàn)問題，如何實現(xiàn)用戶之間的通信，那么就需要
在表示層
來起作用，使得在不同的客戶端上擁有相同的網絡格式)。數(shù)據(jù)格式定
義、數(shù)據(jù)轉
換/加密
3、會話層：通信管理，負責建立或者斷開通信連接(發(fā)送者一次性發(fā)送5份郵件，那么接受者如
何接受，是一次性接受所有的文件然后斷開連接還是沒接受一次就斷開，
然后在此
進行，發(fā)送者同理)。建立通信進程的邏輯名字與物理名字之間的聯(lián)系4、傳輸層：管理兩個節(jié)點(互聯(lián)的網絡中斷)之間的數(shù)據(jù)傳輸。負責可靠傳輸
(確保數(shù)據(jù)被可
靠地傳送到目標地址)(確保發(fā)送者和接受者之間的通信，會話層負責決
定建立連
接和斷開連接的時機，而傳輸層進行實際的建立和斷開處理)。差錯處
理/恢復，流
量控制，提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸
5、網絡層：地址管理與路由選擇，作用：在網絡相互連接的環(huán)境中，將數(shù)據(jù)從發(fā)送端主機發(fā)送
到接受端主機。數(shù)據(jù)分組、路由選擇
6、數(shù)據(jù)鏈路層：互連設備之間傳送和識別數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)組成可發(fā)送、接收的幀
7、物理層：以“0”、“1”代表的電壓的高低、燈光的閃滅。界定連接器和網絡的規(guī)格。傳輸物理信
號、接口、信號形式、速率
(2)TCP/IP協(xié)議族的體系結構：
1、應用層： TFTP，HTTP，SNMP，F(xiàn)TP，SMTP，DNS，Telnet
2、傳輸層： TCP，UDP
3、網絡層： IP，ICMP，RIP，OSPF，BGP，IGMP 傳輸單位為分組
4、網絡接口與物理層： SLIP，CSLIP，PPP，ARP(解析mac地址)，RARP，MTU ISO2110，
IEEE802.1,EEE802.2
備注： IP(Internetworking Protocol)網間協(xié)議
TCP(Transmission Control Protocol)傳輸控制協(xié)議
UDP(User Datagram Protocol)用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議 SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)簡單郵件傳輸協(xié)議 HTTP(Hypertext Transfer Protocol) 超文本傳輸協(xié)議 FTP(File Transfer Protocol)文件傳輸協(xié)議 ARP(Address Resolution Protocol)地址解析協(xié)議
TCP/IP協(xié)議是根據(jù)OSI模型發(fā)展而來的，(實際應用的結構)
TCP：用來檢測網絡傳輸中差錯的傳輸控制協(xié)議。IP：專門負責對不同網絡進行互聯(lián)的互聯(lián)網協(xié)議IP吧
【3】TCP和UDP
TCPUDP
(Transmission Control Protocol)(User Datagram Protocol)
即傳輸控制協(xié)議用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議
共同點同為傳輸層協(xié)議
不同點有連接，可靠無連接，不保證可靠
是一種面向連接的傳輸層協(xié)議，它能提供
高可靠性通信是一種面向連接的傳輸層協(xié) 是不可靠的無連接的協(xié)議。在數(shù)據(jù)發(fā)送前，因
描述議，它能提供高可靠性通信(即數(shù)據(jù)無誤、為不需要進行連接，所以可以進行高效率的數(shù)
數(shù)據(jù)無丟失、數(shù)據(jù)無失序、數(shù)據(jù)無重復到據(jù)傳輸。
達的通信)
發(fā)送小尺寸數(shù)據(jù)(如對DNS服務器進行IP地址
適合于對傳輸質量要求較高，以及傳輸大 查詢時)在接收到數(shù)據(jù)，給出應答較困難的網量數(shù)據(jù)的通信。在需要可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱?絡中使用UDP。(如：無線網絡)適合于廣適用情況 合，通常使用TCP協(xié)議QQ等即時通訊軟件播/組播式通信中。MSN/QQ/Skype等即時通的用戶登錄賬戶管理相關的功能通常采用 訊軟件的點對點文本通訊以及音視頻通訊通常
TCP協(xié)議 采用UDP協(xié)議流媒體、VOD、VoIP、IPTV等網絡多媒體服務中通常采用UDP方式進行實時
數(shù)據(jù)傳輸
【4】Socket
1)概念：
是一個編程接口
是一種特殊的文件描述符 (everything in Unix is a file)
并不僅限于TCP/IP協(xié)議
面向連接 (Transmission Control Protocol - TCP/IP)
無連接 (User Datagram Protocol -UDP 和 Inter-network Packet Exchange
- IPX)
2)socket類型
發(fā)送緩沖區(qū)16K
接收緩沖區(qū)85K(默認)使用getsockopt獲取使用setsockopt
設置
3)分類：
1、流式套接字(SOCK_STREAM)
提供了一個面向連接、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務，數(shù)據(jù)無差錯、無重
復的發(fā)
送且按發(fā)送順序接收。內設置流量控制，避免數(shù)據(jù)流淹沒慢的接
收方。
數(shù)據(jù)被看作是字節(jié)流，無長度限制。
--->TCP
2、數(shù)據(jù)報套接字(SOCK_DGRAM)
提供無連接服務。數(shù)據(jù)包以獨立數(shù)據(jù)包的形式被發(fā)送，不提供無
差錯保證，
數(shù)據(jù)可能丟失或重復，順序發(fā)送，可能亂序接收。
--->支持UDP，也支持其他的傳輸協(xié)議，并非為UDP設計。3、原始套接字(SOCK_RAW)
可以對較低層次協(xié)議如IP、ICMP直接訪問。
【5】IP地址
1)查看指令： linux：ifconfig windows：ipconfig
2)概念：
IP地址是Internet中主機的唯一標識
IP地址為32位(IPv4)或者128位(IPv6)
每個數(shù)據(jù)包都必須攜帶目的IP地址和源IP地址，路由器依靠此信息為數(shù)據(jù)包選擇路
由
IPV4的表示形式：常用點分十進制形式，如192.168.8.222，最后都會轉換為一個32位的無符號整數(shù)。
3)IP地址分類(基于IPV4地址的前八位)
A類 0000 0000 - 0111 1111 0.x.x.x - 127.x.x.x
(8bit網絡號 24bit主機號)2^24 - 2 (全0和全1不可用)
B類 1000 0000 - 1011 1111 128.x.x.x - 191.x.x.x
(16bit網絡號 16bit主機號)2^16 - 2
C類 1100 0000 - 1101 1111 192.x.x.x - 223.x.x.x
(24bit網絡號 8bit主機號)2^8 - 2
D類 1110 0000 - 1110 1111 224.x.x.x - 239.x.x.x 表示組播
地址
(不做網絡號和主機號的劃分)
E類 1111 0000 - 1111 1111 240.x.x.x - 255.x.x.x 屬于保留測試
(剩余部分)
127.x.x.x 表示主機地址(本機回環(huán)地址)127.0.0.1(不經過網卡，網卡不能夠抓取數(shù)據(jù)包)
192.168.x.x 表示局域網IP地址
0.0.0.0 本機地址自適配，會自動填寫網卡對應的IP地址
192.168.8.x
192.168.8.0 表示網段或者網絡地址
192.168.8.255 表示廣播地址
4)子網掩碼：可以表示當前IP地址的最大連接的主機的個數(shù)，用于子網劃分 mask & IP地址留下的就是網絡號(通常情況下 )
~mask & IP地址留下的就是主機號
A類：255.0.0.0 2~242^24
B類：255.255.0.02~16 2^16
C類：255.255.255.02~8 2^8
首先根據(jù)網絡號進行查找，找到相應的群，然后根據(jù)主機號找到對應的具體IP主機。
5)局域網地址：
A類：10.xxx.xxx.xxx
B類：172.16.xxx.xxx ~ 172.31.xxx.xxx
C類：192.168.xxx.xxx
【6】其他概念
1)網關：作內外網隔離(兩張網卡)NAT內外網映射
2)DNS：域名解析服務
(114.114.114.114)中國電信域名服務
(223.5.5.5)(223.6.6.6)阿里云域名服務
(8.8.8.8)谷歌域名服務
3)DDNS：動態(tài)域名解析服務(花生殼)
第一次域名查詢 網關會向域名服務器 查詢，之后網關會把IP地址寫到自己的DNS映射。
DNS劫持：修改網關對應的DNS映射表，將映射網址修改到其他的釣魚網站。4)端口號 ：(在/etc/services文件內查看已經被占用的端口號)
為了區(qū)分一臺主機接收到的數(shù)據(jù)包應該轉交給哪個進程來進行處理，使用端口號來
區(qū)別
端口號一般由IANA (Internet Assigned Numbers Authority) 管理分類：
眾所周知端口：1~1023(1~255之間為眾所周知端口，256~1023端口通常由UNIX系統(tǒng)占用)
web服務器(80)
已登記端口：1024~49151 騰訊客戶端(8080)
動態(tài)或私有端口：49152~65535
一般設置為 6666 7777 8888 9999 10000 10001 TCP和UDP各有一套端口號。
5)字節(jié)序
不同類型CPU的主機中，內存存儲多字節(jié)整數(shù)序列有兩種方法，稱為主機字節(jié)序
(HBO)：
小端序(little-endian) - 低序字節(jié)存儲在低地址
將低字節(jié)存儲在起始地址，稱為“Little-Endian”字節(jié)序，Intel、AMD等采用的是這種方式;
大端序(big-endian)- 高序字節(jié)存儲在低地址
將高字節(jié)存儲在起始地址，稱為“Big-Endian”字節(jié)序，由ARM、
Motorola等所采用
如何測試主機字節(jié)序：
方法1：使用指針
方法2: 使用file命令，file a.out 其中LSB的L代表小端存儲
方法3：使用共用體
網絡中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)必須按網絡字節(jié)序，即大端字節(jié)序
6)#include
①in_addr_t inet_addr(const char *cp); 將點分十進制IP地址轉化為網絡字節(jié)序的整型數(shù)據(jù)
②char *inet_ntoa(struct in_addr in); 將網絡字節(jié)序的整型數(shù)據(jù)轉化為點分十進制IP地址
例子：inet_addr("192.168.8.189");
③uint32_t htonl(uint32_t hostlong);將主機字節(jié)序轉化為網絡字節(jié)序
④uint16_t htons(uint16_t hostshort);
⑤uint32_t ntohl(uint32_t netlong);將網絡字節(jié)序轉化為主機字節(jié)序
⑥uint16_t ntohs(uint16_t netshort);
7)MAC地址，多用于局域網。根據(jù)MAC地址，當用戶連入網絡時，網關會生成MAC映射表，用于數(shù)據(jù)傳輸。
