linux——网络编程（1）ositcp

网络编程
   open system interconnect
1、OSI 模型 ===》开放系统互联模型 ==》分为7层：
   理想模型 ==》尚未实现
       tftp
       b /etc/passwd
       a /etc/123
       应用层
       表示层加密解密 gzip
       会话层网络断开，连接状态，keep-close keep-alive

传输层tcp udp 协议文件视频，音频
网路层ip NAT

链路层交换机数据的格式化帧校验
物理层 100Mb/8 Gbits 100MB 同轴电缆 10Gb 2.4G 5G

TCP/IP模型 ==》网际互联模型 ==》分为4层：
   实用模型 ===》工业标准
   tcp/ip协议栈
       应用层 ====》应用程序
       传输层 ====》端口号tcp udp
       网络层 ====》IP 地址
       接口层 ====》网卡驱动 1GB
pcap ,,,
2、TCP/IP协议族：
   www.taobao.com ---> 192.168.0.19
   www.voa.com vpn
   dns 域名解析

每个地方有一到两个dns服务器

将网站字符串转化成ip地址。

DHCP

DHCP是一个局域网的网络协议，使用UDP协议工作，主要应用于大型局域网络环境中，能够为网络内的终端快速自动分配IP地址，帮助网络管理人员将IP地址和其他IP信息分配给网络中不同终端。DHCP还可以为设备配置正确的子网掩码、默认网关和DNS服务器信息。

应用层： HTTP TFTP FTP SNMP DNS ...
传输层： TCP UDP 56k猫
   网络层： IP ICMP（ping） RIP OSPF IGMP ...
   物理层： ARP RARP ... ip--->mac
   arp,,,,
   192.160.
TCP/IP协议族与DNS处理
在TCP/IP协议族中，DNS（域名系统）是一个关键部分，它负责将人类可读的域名（如www.taobao.com）转换为机器可读的IP地址（如实际分配给淘宝服务器的公网IP地址）。每个地方（如城市、地区或数据中心）可能有一个或多个DNS服务器来处理这些请求。

DHCP
DHCP（动态主机配置协议）是一个用于自动分配IP地址和其他网络配置参数的协议。它使用UDP协议在局域网内工作，帮助网络管理员简化网络配置过程。DHCP不仅可以分配IP地址，还可以配置子网掩码、默认网关和DNS服务器等信息。

协议层次

应用层：包括HTTP（用于网页传输）、TFTP（简单文件传输协议）、FTP（文件传输协议）、SNMP（简单网络管理协议）、DNS（域名系统）等。
传输层：TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）工作在这一层，提供可靠的端到端通信（TCP）或不可靠的数据报服务（UDP）。提到的“56k猫”通常指的是56kbps的调制解调器，这是早期的互联网接入技术，与TCP/IP协议层无直接关联。
网络层：IP（互联网协议）是这一层的核心，负责数据包的路由和转发。ICMP（Internet控制消息协议，常用于ping操作）、RIP（路由信息协议）、OSPF（开放最短路径优先）、IGMP（Internet组管理协议）等协议也在此层工作。
物理层：虽然ARP（地址解析协议）和RARP（反向地址解析协议）在逻辑上属于网络层，但它们的工作更接近于物理层，因为它们涉及IP地址与MAC地址之间的转换。ARP用于将IP地址解析为MAC地址，而RARP（现已很少使用）用于相反的操作。

URL信息

**http://www.taobao.com**：这是淘宝网的官方网址，通过DNS解析，用户可以访问到淘宝的服务器。但直接映射到`192.168.0.19`是不准确的，因为这是一个私有IP地址范围，通常用于局域网内部。
**http://www.voa.com**：根据文档2，这个URL被标记为无效。可能该域名不存在、已被注销或暂时无法访问。

TCP编程基础知识：

1、网络基础 ===》A B C D E 类

010 3333344444

IP地址 == 网络位 + 主机位

IP地址的分类: 点分十进制 ipv4 712934
   A类:   超大规模性网络
                   8   8   8   8
       1.0.0.0 - 126.255.255.255 126.1.1.1 (IP地址的范围）
                                   126.1.1.2
       255.0.0.0 （掩码）
       私有:
       10.0.0.0 - 10.255.255.255
       127.0.0.1
   B类:   大中规模型网络
       128.0.0.0 - 191.255.255.255（范围）
       128.2.1.2 128.2.7.2
       255.255.0.0（掩码）
       私有:
       172.16.0.0 - 172.31.255.255

   C类:   中小规模型网络
       192.0.0.0 - 223.255.255.255（范围）
       255.255.255.0（掩码）
       私有:
       192.168.0.0 - 192.168.255.255
       静态路由
       192.168.0.0 后两位都是0（表示整个网络）
       192.168.0.1 网关（最后一位相当于gate）
       192.168.0.255 （广播）一个人发所有局域网的人都想接到，就发送到255）

   D类:   组播和广播
       224.0.0.0 - 239.255.255.255（组播）
       192.168.0.255 == 255.255.255.255（4个255，局域网中的所有人）
       235.1.2.3
       192.168.1.0
       192.168.0.1 网关
       192.168.1.255 广播

E类: 实验
240.0.0.0 - 255.255.255.255

网络配置文件与命令

C 类网络：
    ip地址的前三组是网络地址，第四组是主机地址。
   二进制的最高位必须是： 110xxxxx开头
   十进制表示范围： 192.0.0.0 -223.255.255.255
   默认网络掩码： 255.255.255.0
   网络个数： 2^24 个约 209 万个
   主机个数： 2^8 个 254 个+2 ===》1 是网关 1是广播
   私有地址： 192.168.x.x 局域网地址。

sudo vim /etc/network/interfaces ——网络配置命令

这条命令使用sudo以超级用户权限运行vim文本编辑器，打开/etc/network/interfaces文件。这个文件包含了Linux系统的网络接口配置信息。在文件中，你可以定义或修改网络接口（如以太网、Wi-Fi等）的配置，如IP地址、子网掩码、网关等。写一个DHCP进去。

sudo /etc/init.d/networking restart
这条命令也是以超级用户权限执行，用于重启网络服务。通过重启网络服务，应用/etc/network/interfaces文件中对网络接口所做的任何更改。这个命令可能会因Linux发行版的不同而有所差异，例如在基于systemd的系统中，可能会使用sudo systemctl restart networking或sudo systemctl restart NetworkManager（如果系统使用NetworkManager）。

sudo reboot

最后，这条命令以超级用户权限执行系统重启。重启后，新的网络接口配置将生效
   192.168.0.0
   192.168.0.1 route
   192.168.0.255 boardcast
   801.n.g

一、单机上网的配置：
   1、有网络接口并插入网线。
   2、有ip地址
   3、配置网络设置
           ip: ifconfig ethX X.X.X.X/24 up

ifconfig ens33 192.168.0.13/24 up 255.255.255.0 (临时性修改ip地址)
           网关： route add default gw x.x.x.x
           DNS： vi /etc/resolv.conf ==>nameserver 8.8.8.8
           测试：ping www.baidu.com 测试与其他主机的通讯功能

           netstat -anp 查看网络状态：

在Unix、Linux系统中常用的命令，用于显示网络连接、路由表、接口统计信息、伪装连接和多播成员资格等信息。

二、网络接口
1、socket 套接字 ==》BSD socket ==》用于网络通信的一组接口函数。

类似于文件标识符，跟网络设备相关联的。

socket api （application interface API 函数）

是一组函数或方法，用于在应用程序之间（包括跨网络）进行通信。

2、ip+port 地址+端口

===》地址用来识别主机
端口用来识别应用程序

       port分为TCP port / UDP port 范围都是： 1-65535
       约定1000 以内的端口为系统使用。
           http 80 www.baidu.com
               3306
               telnet 21
               ssh 22

3、网络字节序 ===》大端存储
       12 00 小端 0x12345678
       00 12
       192.168.0.12
       12.0.168.192

       00 12
   数字转换函数：

#include <arpa/inet.h>
1236234687
主机转网络：(大小端转化)

uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
   ipv4 192.168.0.1 1~65535
               uint16_t htons(uint16_t hostshort);
   网络转主机：host to net
               net to host
               uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
               uint16_t ntohs(uint16_t netshort);

   字符串转换函数：
   #include <sys/socket.h>
   #include <netinet/in.h>
   #include <arpa/inet.h>

   主机转网络：in_addr_t inet_addr(const char *cp);
   inet_addr("192.168.1.20");
   cli.sin_addr
   网络转主机：char *inet_ntoa(struct in_addr in);

client, server
browser
b/s http
p2p peer

由于网络协议通常指定了特定的字节序（如网络字节序，它实际上是大端序），因此发送方和接收方必须遵循相同的规则来处理数据。
如果发送方和接收方的字节序不同，就需要在发送前将数据转换为网络字节序，并在接收后进行相应的转换。

三、客户端与服务端收发交互

1、模式 C/S 模式 ==》服务器/客户端模型

server:socket()-->bind()--->listen()-->accept()-->recv()-->close()
client:socket()-->connect()-->send()-->close();
int on = 1;
setsockopt(listfd, SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on));

服务器端：

#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>

int socket(int domain, int type, int protocol);
功能：程序向内核提出创建一个基于内存的套接字描述符

参数：domain 地址族，PF_INET == AF_INET ==>互联网程序
                   PF_UNIX == AF_UNIX ==>单机程序
   type 套接字类型：
           SOCK_STREAM 流式套接字 ===》TCP
           SOCK_DGRAM 用户数据报套接字===>UDP
           SOCK_RAW 原始套接字 ===》IP
   protocol 协议 ==》0 表示自动适应应用层协议。

返回值：成功返回申请的套接字id
失败 -1；

2、int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr,
socklen_t addrlen);
功能：如果该函数在服务器端调用，则表示将参数1相关
的文件描述符文件与参数2 指定的接口地址关联，
用于从该接口接受数据。

   如果该函数在客户端调用，则表示要将数据从
   参数1所在的描述符中取出并从参数2所在的接口
   设备上发送出去。

   注意：如果是客户端，则该函数可以省略，由默认
   接口发送数据。
参数：sockfd 之前通过socket函数创建的文件描述符，套接字id
   my_addr 是物理接口的结构体指针。表示该接口的信息。

   struct sockaddr 通用地址结构
   {
       u_short sa_family; 地址族
       char sa_data[14]; 地址信息
   };

   转换成网络地址结构如下：
   struct _sockaddr_in ///网络地址结构
   {
       u_short        sin_family; 地址族
       u_short        sin_port; ///地址端口
       struct in_addr sin_addr; ///地址IP
       char            sin_zero[8]; 占位
   };

   struct in_addr
   {
       in_addr_t s_addr;
   }

socklen_t addrlen: 参数2 的长度。
返回值：成功 0
失败 -1；

3、 int listen(int sockfd, int backlog);
功能：在参数1所在的套接字id上监听等待链接。
   参数：sockfd 套接字id
       backlog 允许链接的个数。
   返回值：成功 0
           失败 -1；

4、int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr,
               socklen_t *addrlen);
功能：从已经监听到的队列中取出有效的客户端链接并
        接入到当前程序。
参数：sockfd 套接字id
    addr 如果该值为NULL ，表示不论客户端是谁都接入。
          如果要获取客户端信息，则事先定义变量
           并传入变量地址，函数执行完毕将会将客户端
           信息存储到该变量中。
       addrlen：参数2的长度，如果参数2为NULL，则该值
                  也为NULL；
               如果参数不是NULL，&len;
               一定要写成len = sizeof(struct sockaddr);
返回值：成功返回一个用于通信的新套接字id；
           从该代码之后所有通信都基于该id

失败 -1；

5、接受函数：/发送函数：

   read（）/write () ///通用文件读写，可以操作套接字。
   recv(,0) /send(,0) ///TCP 常用套机字读写
   recvfrom()/sendto() ///UDP 常用套接字读写

ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len,
int flags);
功能：从指定的sockfd套接字中以flags方式获取长度
   为len字节的数据到指定的buff内存中。
参数：sockfd
       如果服务器则是accept的返回值的新fd
       如果客户端则是socket的返回值旧fd
   buff 用来存储数据的本地内存，一般是数组或者
   动态内存。
   len 要获取的数据长度
   flags 获取数据的方式，0 表示阻塞接受。

返回值：成功表示接受的数据长度，一般小于等于len
失败 -1；

6、close() ===>关闭指定的套接字id；