Linux 网络编程

Ameilide

177人浏览 · 2026-06-16 15:48:21

Ameilide · 2026-06-16 15:48:21 发布

网络：不同主机，实现进程间通信

1.网络基础

1.OSI七层模型

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。

应用层:要传输的数据信息，如文件传输，电子邮件等表示层:数据加密，解密操作，压缩，解压缩

会话层:建立数据传输通道

传输层:传输的方式 UDP TCP 端口号

网络层:实现数据路由路由器 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 ARP

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 0 1

2.TCP/IP模型

4层模型
应用层（应用层、表示层、会话层）：
HTTP：超文本传输协议
HTTPS：超文本传输协议（加密）
FTP ：文件传输协议
TFTP：简单文件传输协议
MQTT：消息队列遥测传输协议（物联网）
自定义协议
传输层：
UDP：用户数据报协议
TCP：传输控制协议
网络层：
IP协议
IPv4/IPv6
网络接口层（数据链路层、物理层）：
ARP:地址解析协议（IP地址转MAC地址）
RARP：逆地址解析协议（MAC地址转IP地址）

5层模型
应用层（应用层、表示层、会话层）：
传输层：
网络层：
数据链路层：
物理层：

3.IP协议

IP地址

192.168.0.103 --->点分十进制 ----》人看

IPv4 ---》32位保存的IP地址 11000000 10101000 00000000 01100111

IPv6 ---》128位保存IP地址 -->解决IP地址不够用的问题

192.168.0.103 网络位+主机位

子网掩码：255.255.255.0 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000

网络位（网段）：表示当前主机所在的网段。子网掩码为1的位为网络位

主机位：是当前网段的第几台主机。子网掩码为0的位为主机位

网段号：192.168.0

几个特殊的IP地址：

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:
   192.168.0.255
192.168.1.255
   IP地址网络位不变,主机位全为1,则为该IP地址的广播号
   192.168.1.3
   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
网关地址：
192.168.1.1

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

4.端口号

端口号：区分同意主机上的不同网络进程

16位的数值 0-65535 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、8080 FTP： 20/21 TFPT: 69 HTTPS: 443 MQTT ：1883 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。

从49152-65535是动态或私有端口号。

3.网络协议栈

2.网络配置

ifconfig ：查看Linux下主机的IP地址相关信息

ping IP地址/域名：检查当前主机和目标主机是否网络联通

PING 192.168.0.103 (192.168.0.103) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.0.103: icmp_seq=1 ttl=128 time=0.353 ms
64 bytes from 192.168.0.103: icmp_seq=2 ttl=128 time=0.402 ms

网络配置：

1. 虚拟机--》设置--》网络适配器---》桥接模式

2. 编辑--》虚拟网络编辑器--》更改设置--》VMnet0设置为桥接模式--》桥接到Windows正在上网的网卡--》应用----》确定

3. 修改配置文件

sudo vim /etc/network/interfaces

auto lo
iface lo inet loopback

auto ens33
iface ens33 inet dhcp

4. 重启网络服务

sudo /etc/init.d/networking restart

3.UDP协议

传输层协议：

UDP（user datagram protocol）：用户数据报协议

1.C/S和B/S模型

网络编程模型：

C/S：Client/Server 客户端/服务器

1. 客户端是一个专用客户端

2. 客户端和服务端程序都需实现

3. 客户端和服务端都可以保存资源

B/S: Browser/Server 浏览器/服务器

1. 客户端是一个通用的客户端，只需要维护服务端

2. 一般都是用HTTP协议

3. 主要资源都在服务端

2.UDP特点

面向数据包

不需要建立连接

尽量大可能交付，不安全不可靠

UDP机制简单，实时性高，效率高

3.UDP编程

套接字：系统为应用层提供的网络通信端口,本质是文件描述符

创建套接字：socket

int socket(int domain, int type, int protocol);
功能：创建一个套接字
参数：
	domain：使用的协议族
		AF_INET: IPv4
		AF_INET6：IPv6
	type：传输方式
	    SOCK_STREAM ：TCP
	    SOCK_DGRAM：UDP
	protocol: 0 默认协议方式
返回值：
	成功：文件描述符
	失败：-1

发送数据包：sendto

ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
                      const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
功能：发送UDP的数据包
参数：
	sockfd：套接字
	buf：发送数据的首地址
	len：发送的字节数
	flags：0 默认方式发送
	dest_addr：接收方（服务端）的地址信息的指针
	addrlen：接收方地址的大小
	
返回值：
	成功：实际发送的字节数
	失败：-1
           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 */
           };

主机字节序转网络字节序short类型：htons

主机字节序：小端   host
网络字节序：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

将字符串IP地址转成整形IP地址：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

绑定地址信息：bind

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);
功能：绑定套接字和主机的IP、端口号
参数：
	sockfd：套接字
	addr：当前主机的地址信息的变量指针
	addrlen：地址变量的大小
返回值：
	成功：0
	失败：-1

接收UDP数据：recvfrom

ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
                        struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
功能：从UDP套接字接收数据
参数：
	sockfd：套接字
	buf：存储数据的空间首地址
	len：希望接收到的数据长度
	flags：0  默认方式
	src_addr：保存发送方地址的变量指针
	addrlen：保存地址的变量大小的指针
返回值：
	成功：返回实际收到的字节数
	失败：-1