学习笔记11(选做)

1|0第13章 TCP/IP和网络编程

目录

1|013.1 TCP/IP协议

IPv4 32位地址
IPv6 128位地址

1|0TCP/IP的哥哥层级以及每一层及的代表性组件及其功能


顶层是使用TCP/IP的应用程序，用于登录到远程主机的ssh，用于交换电子邮件的mail、用于Web页面的http等应用程序需要可靠的数据传输。通常，这类应用程序在传输层使用TCP。另一方面，有些应用程序，例如用于查询其他主机的ping命令，则不需要可靠性。这类应用程序可以在传输层使用UDP来提高效率。

1|013.2 网络和主机字节序

1|1计算机可以使用打断字节序，也可以使用小段字节序。在互联网上，数据是中按网络序排列，这是大端。在小端机器上，可在主机序和网络序之间转换数据。

1|013.3 TCP/IP网络中的数据流

应用层—>传输层—>IP网络层—>网络链路层

1|013.4 网络编程
1|0服务器 — 客户机计算模型

在服务器 — 客户机计算模型中，我们首先在服务器主机上运行服务器进程。然后，我们从客户主机运行客户及。在UDP中，服务器等待来自客户机的户籍包，处理数据包并生成对客户及的相应。在TCP中，服务器等待客户机连接。客户机首先连接到服务器，在客户机和服务器之间建立一个虚拟电路。

1|01、套接字地址

  • TCP/IP网络的sin_family始终设置位AF_INET

  • sin_port包含网络字节顺序排列的端口号。

  • sin_addr是按网络字节顺序排列的主机IP地址

1|02、套接字API

socket() //船舰一个套接字并返回一个文件描述符

  • int udp_sock = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0)
    创建一个用于发送/接收UDP数据报的套接字
  • int tcp_sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)
    创建一个用于发送/接收数据流的面向连接的TCP套接字
  • int bind(int scokfd,struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen)
    bind()系统调用讲addr指定的地址分配给文件毛舒服用引用的套接字

bind()系统调用讲addr指定的地址分配给文件毛舒服用引用的套接字

sendto()将缓冲区章的len字节数据发送到由dest_addr标识的目标主机。该目标主机包含目标主机IP和端口号。recvfrom（）从客户机主机接收数据。除了数据之外，他还用客户机的IP和端口号填充src_addr，从而允许服务器将应答发送回客户机。

TCP服务器使用listen()和accept()来接收来自客户机的连接

int listen（int sockfd，int backlog）；
int accept(int sockfd,struct sockaddr *addr,socklen_t *addrlen)
 
int connect(int sockfd,const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen)

建立连接后，两个TCP主机都可以使用send()/write()发送数据，并使用recv()/read()接收数据，他们唯一的区别是send()和recv()中的flag参数不同，通常情况下可以将其设置位0.

1|013.5 IP主机和IP地址
  • 主机

主机是支持TCP/IP协议的计算机或设备。

每个主机由一个32位的IP地址来标识。为方便起见，32位的IP地址号通常用点记法（点分十进制）表示，例如:134.121.64.1，其中各个字节用点号分开。主机也可以用主机名来表示，如dns1.eec.wsu.edu。

  • IP地址
    分为两部分，即NetworkID字段和HostID字段。
    根据划分，IP地址分为A~E类。例如，一个B类P地址被划分为一个16位NetworkID，其中前2位是10，然后是一个16位的HostID字段。发往P地址的数据包首先被发送到具有相同networkID 的路由器。路由器将通过HostID将数据包转发到网络中的特定主机。

每个主机都有一个本地主机名localhost，默认P地址为127.0.0.1。本地主机的链路层是一个回送虚拟设备，它将每个数据包路由回同一个 localhost。

1|013.6 IP协议

用于在IP主机之间发送/接收数据包。IP尽最大努力运行。IP主机只向接收主机发送数据包，但它不能保证数据包会被发送到它们的目的地，也不能保证按顺序发送。

1|0IP数据包

由IP头、发送方地址和接收方IP地址以及数据组成。

IP数据包格式

每个数据包的大小最大为64KB。IP头包含有关数据包的更多信息，例如数据包的总长度、数据包使用TCP还是UDP、生存时间(TTL)计数、错误检测的校验和等。

1|0路由器

接收和转发数据包的特殊IP主机。

一个IP数据包可能会经过许多路由器，或者跳跃到达某个目的地。每个IP包在IP报头中都有一个8位生存时间(TTL)计数，其最大值为255。在每个路由器上，TTL会减小1。如果TTL减小到0，而包仍然没有到达目的地，则会直接丢弃它。这可以防止任何数据包在IP网络中无限循环。

1|0UDP

在IP上运行，用于发送/接收数据报。

与IP类似，UDP不能保证可靠性，但是快速高效。
如ping是一个向目标主机发送带时间戳UDP包的应用程序。接收到一个pinging数据包后，目标主机将带有时间戳的UDP包回送给发送者，让发送者可以计算和显示往返时间。
如果目标主机不存在或宕机，当TTL减小为0时，路由器将会丢弃pinging UDP数据包。在这种情况下，用户会发现目标主机没有任何响应。用户可以尝试再次ping，或者断定目标主机宕机。

1|0TCP

一种面向连接的协议，用于发送/接收数据流。

TCP也可在IP上运行，但它保证了可靠的数据传输。通常，UDP类似于发送邮件的USPS，而TCP类似于电话连接。

1|0端口编号

端口号是分配给应用程序的唯一无符号短整数。

要想使用UDP或TCP，应用程序（进程）必须先选择或获取一个端口号。前1024个端口号已被预留。其他端口号可供一般使用。应用程序可以选择一个可用端口号，也可以让操作系统内核分配端口号。

1|0应用程序 = （主机IP， 协议， 端口号）

1|0网络和主机字节序

计算机可以使用大端字节序，也可以使用小端字节序。在互联网上，数据始终按网络序排列，这是大端。在小端机器上，例如基于Intel x86的PC，htons()、htonl()、ntohs()、ntohl()等库函数，可在主机序和网络序之间转换数据。

1|0TCP/IP网络中的数据流

1|0实践

代码：

代码链接：https://gitee.com/ganningyu/oxygen.git
https://gitee.com/ganningyu/oxygen/blob/master/test13.c
运行结果：

1|0问题与解决
1|0Q1：

紧急消息是字符串890，还是90？如若不是，是否为单个字符0？

1|0A1：

除紧急指针的前面一个字节外, 数据接收方将通过调用常用输入函数读取剩余部分. 换言之, 紧急消息的意义在于督促消息处理, 而非紧急传输形式受限的消息.

1|0Q2：

哪种情况合适使用readv和writev 函数?

1|0A2：

实际上, 能使用函数的所有情况都适用. 例如, 需要传输的数据分别位于不同缓冲(数组)时, 需要多次调用write 函数. 此时可以通过1次 writev 函数调用替代操作, 当然会提高效率. 同样, 需要将输入缓冲的数据读入不同位置时, 可以不必多次调用 read 函数, 而是利用1次 readv 函数就能大大提高效率.

即使仅从 C 语言角度看, 减少函数调用次数也能提高响应的性能. 但其更大的意义在于减少数据包个数. 假设为了提高效率而在服务器端明确阻止了 Nagle 算法. 其实writev 函数在不采用Nagle 算法时更有价值


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本文作者：Oxygen_bean
本文链接：https://www.cnblogs.com/GanNy/p/15602655.html
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