20191302第十三章笔记

第十三章 TCP/IP和网络编程

概述

  • 本章论述了TCP/IP和网络编程,分为两个部分。
  • 第一部分论述了TCP/IP协议及其应用,具体包括TCP/IP栈、IP地址、主机名、DNS、IP数据包和路由器;
    • 介绍了TCP/P网络中的UDP和TCP协议、端口号和数据流;
    • 阐述了服务器-客户机计算模型和套接字编程接口;
    • 通过使用UDP和TCP套接字的示例演示了网络编程。第一个编程项目可实现一对通过互联网执行文件操作的TCP服务器–客户机,可让用户定义其他通信协议来可靠地传输文件内容。
  • 第二部分介绍了Web和CGI编程,解释了HTTP编程模型、Web页面和Web浏览器;
    • 展示了如何配置Linux HTTPD服务器来支持用户Web页面、PHP和CGI编程;
    • 阐释了客户机和服务器端动态Web页面;演示了如何使用PHP和CGI创建服务器端动态Web页面。

TCP/IP协议

  • 从字面意义上讲,有人可能会认为 TCP/IP 是指 TCP 和 IP 两种协议。实际生活当中有时也确实就是指这两种协议。然而在很多情况下,它只是利用 IP 进行通信时所必须用到的协议群的统称。具体来说,IP 或 ICMP、TCP 或 UDP、TELNET 或 FTP、以及 HTTP 等都属于 TCP/IP 协议。他们与 TCP 或 IP 的关系紧密,是互联网必不可少的组成部分。TCP/IP 一词泛指这些协议,因此,有时也称 TCP/IP 为网际协议群。
  • 互联网进行通信时,需要相应的网络协议,TCP/IP 原本就是为使用互联网而开发制定的协议族。因此,互联网的协议就是 TCP/IP,TCP/IP 就是互联网的协议。

IP主机和IP地址

  • 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。为了方便起见32位的IP地址号通常用点记法表示,例如:134121641,其中各个字节用点号分开。
    • 主机也可以用主机名来表示,如dnsleecwsuedu。实际上,应用程序通常使用主机名而不是IP地址。在这个意义上说,主机名就等同于IP地址,因为给定其中一个,我们可以通过DNS(域名系统)(RFC1341987RFC10351987)服务器找到另一个,它将IP地址转换为主机名,反之亦然。
  • 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~F类。例如,一个B类IP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IP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IP地址为127001。
    • 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。这个特性可以让我们在同一台计算机上运行TCP/IP应用程序而不需要实际连接到互联网。

IP协议

  • IP(Internet Protocol)协议的英文名直译就是:因特网协议,简称为“网协”,也就是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。在因特网中,它是能使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则,规定了计算机在因特网上进行通信时应当遵守的规则。任何厂家生产的计算机系统,只要遵守 IP协议就可以与因特网互连互通。IP地址具有唯一性,根据用户性质的不同,可以分为5类。另外,IP还有进入防护,知识产权,指针寄存器等含义。
    • 1)IP就是一张身份证,存在于电脑、手机、监控摄像头、汽车等任何需要联网的设备上面;
    • 2)IP是可以被追踪到和定位的,无论是网上发帖造谣生事或通过黑客技术攻击别人,所做的事情都会基于IP和其他ID信息被服务器记录下来,然后"阿sir"就可以追踪并抓到你。

UDP/TCP

  • UDP(用户数据报协议)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。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。
  • TCP(传输控制协议)是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。

套接字编程

  • 套接字地址
struct sockaddr_in {
sa_family_t sin_family; // AF_INET for TCP/IP
// port number
in_port_t sin_port;
struct in_addr sin_addr;// IP address );
// internet address struct in_addr {
// IP address in network byte order
s_addr;
uint32_t
);
  • 在套接字地址结构中,
    • TCP/IP 网络的 sin_family 始终设置为 AF_INET。
    • sin_port包含按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。
  • 套接字API
    • 服务器必须创建一个套接字,并将其与包含服务器IP 地址和端口号的套接字地址绑定。它可以使用一个固定端口号,或者让操作系统内核选择一个端口号(如果 sin port为0)。为了与服务器通信,客户机必须创建一个套接字。对于UPD套接字,可以将套接字绑定到服务器地址。如果套接字没有绑定到任何特定的服务器,那么它必须在后续的 sendto()/recvfrom()调用中提供一个包含服务器IP 和端口号的套接字地址。
  • TCP/UDP套接字
    UDP 套接字使用 sendto(/recvfrom(来发送/接收数据报。
ssize_t sendto(int soCkfd,const void *buf,size_t len,int flags,
const struct sockaddr *dest_addr,socklen_t addrlen);
ssize_t recvfrom(int sockfd,void *buf,size_t len,int flags,
struct sockaddr *src_addr,socklen_t *addrlen);
  • 在创建套接字并将其绑定到服务器地址之后,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);
    listen()将 sockfd引用的套接字标记为将用于接收连人连接的套接字。backlog 参数定义了等待连接的最大队列长度。

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen t *addrlen);

  • 通用套接字地址结构
    • sockaddr
struct sockaddr
{
uint8_t           sa_len;
sa_family_t       sa_family;
char              sa_data[14];
};
  • IPv6套接字地址结构
    • IPv6套接字地址结构在<netinet/in.h>头文件中定义
struct in6_addr
{
unit8_t s6_add[16];
 
};
#define SIN6_LEN
struct sockaddr_in6
{ 
uint8_t           sin6_len;
sa_family_t       sin6_family;
in_port_t         sin6_port;
uint32_t          sin6_flowinfo;
struct in6_addr   sin6_addr;
uint32_t          sin6_scope_id;
};
  • 新的struct sockaddr_storage足以容纳系统所支持的任何套接字地址结构。sockaddr_storage结构在<netinet/in.h>头文件中定义
struct sockaddr_storage
{
uint8_t       ss_len;
sa_family_t   ss_family;
};

实践

代码:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <time.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
 
#define MAXLINE 256
#define PORT 7777
void sys_err(char *msg){
    perror(msg);
    exit(-1);
}
int main(int argc , char **argv){
 
 
    int sockFd,n;
    char recvLine[MAXLINE];
    struct sockaddr_in servAddr;
 
    if (argc != 2) {
        sys_err("usage: a.out <IPaddress>");
    }
 
    sockFd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
 
 
    memset(&servAddr,0,sizeof(servAddr));
 
    servAddr.sin_family = AF_INET;
    servAddr.sin_port = htons(PORT);
    if (inet_pton(AF_INET,argv[1],&servAddr.sin_addr) <= 0) {
 
        sys_err("inet_pton error");
    }
 
    connect(sockFd,(struct sockaddr *)&servAddr,sizeof(servAddr));
 
 
    while((n=read(sockFd,recvLine,MAXLINE)) >0 ){
        recvLine[n] = '\0';
        if(fputs(recvLine,stdout) == EOF){
            sys_err("fputs error");
        }
    }
    if(n <0){
        sys_err("read error");
    }
    return 0;
}
  • 运行截图
posted @ 2021-11-27 14:16  20191302董佳帅  阅读(35)  评论(0编辑  收藏  举报
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