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网络协议与编程

时间:2023-06-19 21:11:49浏览次数:64  
标签:报文 编程 网络协议 SYN TCP 传输 接字 数据

基本概念题:

套接字:套接字是网络传输传输用的软件设备。

协议:为了完成数据交换而定好的规则。

Linux的文件描述符:是为了区分指定文件而赋予文件的整数值。

面向连接的套接字传输特性有3点

传输过程中数据不会丢失,按序传输数据,传输的数据不存在数据边界(Boundary)

面向消息的套接字的特性

传输数据可能丢失,以快速传递为目的,与面向连接的套接字不同,不存在连接的概念

数据链路层:将上层传输过来的数据帧封装成帧(Frame),并通过物理介质进行传输。

数据链路层的主要作用包括:封装成帧,物理寻址,链路管理,流量控制等。

网络层:实现不同计算机之间数据通信,IP地址分配,路由选择,分组封装,数据报文分片,网络互连。

路由器:一种网络设备,主要用于在不同的网络之间进行互联和数据传输

分发数据,连接不同网络,选择最佳路径,分割广播域,转发数据等。

交换机:一种数据交换设备,主要用于在局域网中传输数据。

数据转发,端口管理,广播抑制,负载均衡等。

集线器:一种局域网设备,将多个计算机通过同一物理链路连接起来。

端口扩展,数据转发,广播等。

网关:网络传输设备,主要用于实现不同网络之间的通信。

地址转换,流量控制,安全保障,协议转换等。

“知名端口(Well-known PROT)”是指预定分配给特定操作的端口。

其范围是0~1023,其中最知名的端口是HTTP:80端口和TCP:21。

TCP的流:两台主机通过套接字建立连接后进入可交换数据的状态,也称为“流形成的状态”。UDP是基于报文面向无连接的,不存在流。

套接字地址分为IP地址和端口号。

IP地址是为了区分网络上的主机。

端口号是区分同一主机下的不同的SOCKET,以确保程序进程都能准确收发数据。

半关闭:主机在结束发送后还能接收来自另一端数据的能力。

多任务:用户可以在同一时间内运行多个应用程序,每个应用程序被称作一个任务。

复用:为了提高物理设备的效率,用最少的物理要素传递最多数据时使用的技术。

复用:内核一旦发现进程指定的一个或者多个I/O条件就绪,它就通知进程。

I/O:是计算机交换信息的主要途径,流是i/o操作的主要方式。

问答题:

在服务器端创建套接字后,会依次调用listen函数和accept函数。请比较并说明两者作用。

listen():将套接字转为可接受连接方式(监听套接字)。

accept():受理连接请求,并且在没有连接请求的情况调用该函数,不会返回(阻塞)。直到有连接请求为止。

上面存在逻辑上的先后关系

bind()函数实现:分配地址

下列数据适合用哪些套接字传输?

演唱会讲究实时性 UDP

文本文件讲究可靠传输 TCP

支付这种敏感数据更需要可靠传输 TCP

何种类型的套接字不存在数据边界?这类套接字接收数据时需要注意什么?

面向连接的TCP套接字不存在数据边界,在接收套接字时,写入buffer的速度要小于读出buffer的速度。

实现迭代服务器/客户端

协议分层

请说明TCP/IP的4层协议栈,并说明TCP和UDP套接字经过的层级结构差异

链路层—>IP层—>TCP层—>应用层
链路层—>IP层—>UDP层—>应用层

请说出TCP/IP协议栈中链路层和IP层的作用,并给出两者关系。

数据链路层通过各种控制协议,将有差错的物理信道变为无差错的、能可靠传输数据帧的数据链路。为IP 层提供数据传送服务。网络层通过路由选择算法,为分组选择最适当的路径,实现两个端系统之间的数据透明传送。

怎么表示回送地址?其含义是什么?如果向回送地址传输数据将会发生什么情况?

回送地址表示计算机本身,为127.0.0.1。因此,如果将数据传送到IP地址127.0.0.1,数据不进行网络传输而是直接返回。

IPv4和IPv6的地址数目

IPV4是4字节地址族,IPV6是16字节地址族。

通过IPV4网络ID、主机ID及路由器的关系说明向公司局域网中的计算机传输数据的过程

使用IP地址中的网络ID向目标主机传输数据,数据传到路由器,路由器将参照IP地址的主机ID查找路由表,从对应的网口发送数据,数据经过路由器转发最终送到目标主机。

请说明IP地址分类方法,并说出下面这些IP地址的分类

http协议的基本含义

三次握手和四次挥手

初始状态:客户端处于 Closed 的状态,服务端处于 Listen 状态,进行三次握手。

第一次握手:客户端给服务端发一个 SYN 报文段,并指明客户端的初始化序列号 ISN(c)。此时客户端处于 SYN_SENT 状态。(在SYN报文段中同步位SYN=1,初始序号seq=x)SYN=1的报文段不能携带数据,但要消耗掉一个序号。

第二次握手:服务器收到客户端的 SYN 报文段之后,会以自己的 SYN 报文段作为应答,并且也是指定了自己的初始化序列号 ISN(s)。同时会把客户端的 ISN(c) + 1 作为ACK 的值,表示自己已经收到了客户端的 SYN报文,此时服务器处于 SYN_RCVD 的状态。(在SYN ACK报文段中SYN=1,ACK=1,确认号ack=x+1,初始序号seq=y)

第三次握手:客户端收到 SYN 报文之后,会发送一个 ACK 报文,当然,也是一样把服务器的 ISN(s) + 1 作为 ACK 的值,表示已经收到了服务端的 SYN 报文,此时客户端处于 ESTABLISHED 状态。服务器收到 ACK 报文之后,也处于 ESTABLISHED 状态,此时,双方已建立起了连接。(在ACK报文段中ACK=1,确认号ack=y+1,序号seq=x+1)ACK报文段可以携带数据,不携带数据则不消耗序号(第二次握手的既是ACK也是SYN报文段所以不可以)

四次挥手:

套接字A向套接字B传断开连接的消息

套接字B发出确认收到的消息

向套接字A传递可以断开连接的消息

套接字A同样发出确认消息

数据包内的FIN表示断开连接,双方各发送1次FIN消息后断开连接,此过程经历4个阶段。

UDP为什么比TCP速度快?为什么TCP数据传输可靠而UDP数据传输不可靠?

UDP是面向报文、无连接的传输层协议。UDP尽最大努力交付数据但不保证可靠传输。

TCP是面向字节流、有连接的传输层协议。TCP保证可靠传输。

TCP可靠和速度慢的原因:TCP有流量控制机制,保证了消息可靠传输,但因其复杂性从而限制了消息的传输(体现在速度上)

常见的域名有哪些是什么意思

cn、net、org、info、edu、gov

按语种分:英文域名、中文域名、日文域名和其他语种的域名

按地域分:行政区域名是按照中国的各个行政区划划分而成的

按机构分:顶级域名、二级域名;.com域名是使用最早也最广泛的域名

优雅地断开套接字连接

针对输出流执行半关闭的主机处于何种状态?半关闭会导致对方主机接收什么信息?

主机半关闭会使其发送最后一个报文段时附带一个EOF,告诉对方主机自己没有数据要发了,但还是可以接收对方主机传送的数据。

多进程

优点:

进程之间相互独立,不会互相干扰

各个进程之间可以利用 CPU 的多核优势,提高程序的运行效率

缺点:

创建、销毁进程需要较大的系统开销

进程之间的通信比线程更加复杂和消耗资源

多线程

优点:

相对于多进程,线程的创建和销毁比较轻量级

同一进程内的线程可以共享地址空间等数据结构,因此线程间通信比进程更为简单

缺点:

多个线程共享同一份数据时需要考虑数据安全问题,编写代码较为困难

线程之间存在竞争关系,可能导致死锁、饥饿等问题

标签:报文,编程,网络协议,SYN,TCP,传输,接字,数据
From: https://www.cnblogs.com/dslyyy/p/17492196.html

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