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网络编程_day2

时间：2024-10-28 23:19:39浏览次数：7  
标签：编程 day2 网络 TCP sockfd 服务器 include buf 客户端

#1024程序员节

#TCP服务器、客户端#网络模型#网络的体系结构#OSI模型TCP#IP模型
网络调试命令(ping)#netstat#Dos#TCP、UDP#TCP：全双工通信、面向连接、可靠#UDP：全双工通信、面向无连接、不可#实现FTP功能（粘包）

目录

【0】复习

【1】TCP

初版服务器

初版客户端

练习

终版服务器

终版客户端

【2】网络模型

网络的体系结构

OSI模型---了解-----ISO国际标准化组织

​编辑

TCP/IP模型---规范

常见的网络协议

DNS：概念

域名结构

网络调试命令

ping：测试网络连通性（ICMP）

netstat

手机调试工具

Dos（拒绝式服务）攻击？（了解）

TCP/UDP

TCP：全双工通信、面向连接、可靠

UDP：全双工通信、面向无连接、不可靠

【3】实现FTP功能（粘包）

【4】wireshark

【5】三次握手与四次挥手

三次握手

【0】复习

认识网络：网络发展史、局域网、广域网、光猫、路由器

IP地址：因特网主机的标识，IPV4，分类（ABCDE）、特殊地址，子网掩码，三级划分

socket：是什么，流式套接字，数据报套接字，原始套接字

端口号：2个字节

字节序：主机字节序，网络字节序

TCP:

【1】TCP

初版服务器

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    char buf[128] = {0};
    int ret;
    // 1.创建套接字（socket）---------------》有手机
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd < 0)
    {
        perror("socket err");
        return -1;
    }
    printf("sockfd:%d\n", sockfd); // 3
    // 2.指定网络信息---------------------------》有号码
    struct sockaddr_in saddr;
    saddr.sin_family = AF_INET;                         // IPV4
    saddr.sin_port = htons(8888);                       // 端口号
    saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.50.13"); // 虚拟机IP
    // 3.绑定套接字（bind）------------------》绑定手机（插卡）
    if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr)) < 0)
    {
        perror("bind err");
        return -1;
    }
    printf("bind ok\n");
    // 4.监听套接字（listen）-----------------》待机
    if (listen(sockfd, 6) < 0)
    {
        perror("listen err");
        return -1;
    }
    printf("listen ok\n");
    // 5.接收客户端连接连接请求（accept）--》接电话
    // tcp服务器一共有两类文件描述符,一类用于连接,一类用于通信
    // socket函数返回值:用于连接的文件描述符
    // accept函数返回值:用于通信的文件描述符
    int acceptfd = accept(sockfd, NULL, NULL);
    if (acceptfd < 0)
    {
        perror("accept err");
        return -1;
    }
    printf("acceptfd:%d\n", acceptfd);

    // 6.接收、发送数据（recv send）---》通话
    while (1)
    {
        // read/write()
        ret = recv(acceptfd, buf, sizeof(buf), 0);
        if (ret < 0)
        {
            perror("recv err");
            return -1;
        }
        else if (ret == 0)
        {
            printf("client exit\n");
            break;
        }
        else
        {
            printf("buf:%s\n", buf);
            memset(buf, 0, sizeof(buf));
        }
    }
    // 7.关闭套接字（close）-----------------》挂电话
    close(acceptfd);
    close(sockfd);

    return 0;
}

初版客户端

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    char buf[128] = {0};
    // 1.创建套接字（socket）------------》有手机
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd < 0)
    {
        perror("socket err");
        return -1;
    }
    printf("sockfd:%d\n", sockfd);
    // 2.指定（服务器）网络信息--------》有对方的号码
    struct sockaddr_in saddr;
    saddr.sin_family = AF_INET;
    saddr.sin_port = htons(8888);
    saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.50.13");
    // 3.连接（connect）-------------------》拨打电话
    if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr)) < 0)
    {
        perror("connect err");
        return -1;
    }
    printf("connect okk\n");
    // 4.接收发送消息（recv send）---》通话
    while (1)
    {
        fgets(buf, sizeof(buf), stdin);

        // write(sockfd, buf, sizeof(buf));
        send(sockfd, buf, sizeof(buf), 0);
    }
    // 5.关闭套接字（close）------------》挂电话
    close(sockfd);
    return 0;
}

练习

1.客户端连接成功后进入循环发送状态，从终端获取用户输入并发送，当用户输入“quit”字符后退出循环并关闭客户端

  2. 客户端输入quit退出后，服务器不退出，等待下一个客户端连接

循环服务器：一个服务器可以连接多个客户端，但是不能同时连接

3. 地址和端口都通过参数传入

    服务器

    客户端

4. 自动获取本机地址0.0.0.0

 5. 增加来电显示功能：显示客户端连入的地址

    客户端可以固定端口号，加bind，bind只起到一个固定端口号和IP的作用

终版服务器

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    char buf[128] = {0};
    int ret,acceptfd;
    // 1.创建套接字（socket）---------------》有手机
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd < 0)
    {
        perror("socket err");
        return -1;
    }
    printf("sockfd:%d\n", sockfd); // 3
    // 2.指定网络信息---------------------------》有号码
    struct sockaddr_in saddr,caddr;
    saddr.sin_family = AF_INET;                         // IPV4
    saddr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));                       // 端口号
    //saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.50.13"); // 虚拟机IP
    //saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("0.0.0.0");
    saddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    int len=sizeof(caddr);
    // 3.绑定套接字（bind）------------------》绑定手机（插卡）
    if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr)) < 0)
    {
        perror("bind err");
        return -1;
    }
    printf("bind ok\n");
    // 4.监听套接字（listen）-----------------》待机
    if (listen(sockfd, 6) < 0)
    {
        perror("listen err");
        return -1;
    }
    printf("listen ok\n");
    // 5.接收客户端连接连接请求（accept）--》接电话
    // tcp服务器一共有两类文件描述符,一类用于连接,一类用于通信
    // socket函数返回值:用于连接的文件描述符
    // accept函数返回值:用于通信的文件描述符
    while (1)
    {

        acceptfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&caddr, &len);
        if (acceptfd < 0)
        {
            perror("accept err");
            return -1;
        }
        printf("port:%d ip:%s\n",ntohs(caddr.sin_port),inet_ntoa(caddr.sin_addr));
        printf("acceptfd:%d\n", acceptfd);

        // 6.接收、发送数据（recv send）---》通话
        while (1)
        {
            // read/write()
            ret = recv(acceptfd, buf, sizeof(buf), 0);
            if (ret < 0)
            {
                perror("recv err");
                return -1;
            }
            else if (ret == 0)
            {
                printf("client exit\n");
                break;
            }
            else
            {
                printf("buf:%s\n", buf);
                memset(buf, 0, sizeof(buf));
            }
        }
        // 7.关闭套接字（close）-----------------》挂电话
        close(acceptfd);
    }
    close(sockfd);

    return 0;
}

终版客户端

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    char buf[128] = {0};
    // 1.创建套接字（socket）------------》有手机
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd < 0)
    {
        perror("socket err");
        return -1;
    }
    printf("sockfd:%d\n", sockfd);
    // 2.指定（服务器）网络信息--------》有对方的号码
    struct sockaddr_in saddr;
    saddr.sin_family = AF_INET;
    saddr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
    saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
    // 3.连接（connect）-------------------》拨打电话
    if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr)) < 0)
    {
        perror("connect err");
        return -1;
    }
    printf("connect okk\n");
    // 4.接收发送消息（recv send）---》通话
    while (1)
    {
        fgets(buf, sizeof(buf), stdin);
        if (buf[strlen(buf) - 1] == '\n')
            buf[strlen(buf) - 1] = '\0';
        if (!strcmp(buf, "quit"))
            break;
        // write(sockfd, buf, sizeof(buf));
        send(sockfd, buf, sizeof(buf), 0);
    }
    // 5.关闭套接字（close）------------》挂电话
    close(sockfd);
    return 0;
}

【2】网络模型

网络的体系结构

网络采用分而治之的方法设计，将网络的功能划分为不同的模块，以分层的形式有机组合在一起。

每层实现不同的功能，其内部实现方法对外部其他层次来说是透明的。每层向上层提供服务，同时使用下层提供的服务

网络体系结构即指网络的层次结构和每层所使用协议的集合

两类非常重要的体系结构：OSI与TCP/IP

OSI模型---了解-----ISO国际标准化组织

OSI模型是最理想的模型

应用层：指定特定应用的协议，文件传输，文件管理，电子邮件等。

表示层：确保一个系统应用层发送的消息可以被另一个系统的应用层读取，编码转换，数据解析，管理数据加密，解密；

会话层：通信管理，负责建立或者断开通信连接

传输层：端口号，数据传输到具体那个进程程序（端到端）

网络层：路由器中是有算法的，ip，（主机到主机）（路由的转发）

链路层：格式变为帧（把数据分成包，一帧一帧的数据进行发送）

物理层：传输的是bit流(0与1一样的数据)，物理信号，没有格式

TCP/IP模型---规范

应用层：应用协议和应用程序的集合

传输层：决定数据交给机器的哪个任务（进程）去处理，通过端口寻址

进程一定有进程号，不一定有端口号，端口号只有在进行网络通信才有

网络层：提供设备到设备的传输，可以理解为通过IP寻址机器。

网络接口和物理层：屏蔽硬件差异（驱动），向上层提供统一的操作接口。

OSI和TCP/IP模型对应关系图

常见的网络协议

网络接口和物理层:

ppp：拨号协议（老式电话线上网方式）

ARP：地址解析协议 IP-->MAC

RARP:反向地址转换协议 MAC-->IP

网络层:

IP(IPV4/IPV6):网间互连的协议

ICMP：网络控制管理协议，ping命令使用

IGMP：网络分组管理协议，广播和组播使用

传输层：

TCP：传输控制协议

UDP：用户数据报协议

应用层：

SSH:加密协议

telnet：远程登录协议

FTP：文件传输协议

HTTP：超文本传输协议

DNS：域名解析协议

SMTP/POP3：邮件传输协议

DNS：概念

由于使用IP地址来指定计算机不方便人们记忆，且输入时候容易出错，用字符标识网络中计算机名称方法。

这种命名方法就像每个人的名字，这就是域名（Domian Name ）

域名服务器（Domain Name server）：用来处理IP地址和域名之间的转换。

域名系统（Domain Name System，DNS）：域名翻译成IP地址的软件DNS

域名结构

例如域名 www.baidu.com.cn 从右向左看

cn为高级域名，也叫一级域名，它通常分配给主干节点，取值为国家名，cn代表中国

com为网络名，属于二级域名，它通常表示组织或部门

中国互联网二级域名共40个，edu表示教育部门，com表示商业部门，gov表示政府，军队mil等等

baidu为机构名，在此为三级域名，表示百度

www：万维网world wide web，也叫环球信息网，是一种特殊的信息结构框架。

DNS工作流程

DNS黑客技术

网络调试命令

ping：测试网络连通性（ICMP）

作为平时网络连通检测使用最多的命令，它的作用主要为：

● 用来检测网络的连通情况和分析网络速度；

● 根据域名得到服务器IP；

● 根据ping返回的TTL值来判断对方所使用的操作系统及数据包经过路由器数量。

字节：数据包大小，也就是字节。

时间：响应时间，这个时间越小，说明你连接这个地址速度越快。

TTL：Time To Live，从源到目的，每经过一个路由器，TTL减1，当TTL=0，包丢掉

netstat

    netstat是控制台命令，是一个监控TCP/IP网络的非常有用的工具，它可以显示路由表、实际的网络连接以及每一个网络接口设备的状态信息。Netstat用于显示与IP、TCP、UDP相关的统计数据，一般用于检验本机各端口的网络连接情况。

作用：测试网络状态
netstat -a  //查看所有网络状态
netstat -at  //查看tcp所有网络状态
netstat -au //查看udp所有网络状态
netstat -l //查看处于监听状态的链接
netstat -lt //查看处于监听状态的链接tcp
netstat -lu //查看处于监听状态的链接udp
netstat -lx //查看处于监听状态的链接unix

手机调试工具

可以直接在手机应用市场搜索"全能调试"下载，也可以通过以下网站。

全能调试软件下载-全能调试app下载v1.0.5官方版-西西软件下载

Dos（拒绝式服务）攻击？（了解）

DOS：即Denial Of Service，拒绝服务的缩写，拒绝服务，DOS攻击即攻击者想办法让目标机器停止提供服务或资源访问，这些资源包括磁盘空间、内存、进程甚至网络带宽，从而阻止正常用户的访问。
要对服务器实施拒绝服务攻击，主要有以下两种方法: 
①迫使服务器的缓冲区满，不接收新的请求；
②使用IP欺骗,迫使服务器把合法用户的连接复位,影响合法用户的连接，这也是DoS攻击实施的基本思想。
为便于理解，以下介绍一个简单的DoS攻击基本过程：攻击者先向受害者发送大量带有虚假地址的请求，受害者发送回复信息后等待回传信息。由于是伪造地址，所以受害者一直等不到回传信息，分配给这次请求的资源就始终不被释放。当受害者等待一定时间后，连接会因超时被切断，此时攻击者会再度传送一批伪地址的新请求，这样反复进行直至受害者资源被耗尽，最终导致受害者系统瘫痪。

TCP/UDP

UDP TCP 协议相同点：都存在于传输层，全双工通信

TCP：全双工通信、面向连接、可靠

TCP（即传输控制协议）：是一种面向连接的传输层协议，它能提供高可靠性通信(即数据无误、数据无丢失、数据无失序、数据无重复到达的通信)。

高可靠原因：1. 三次握手、四次挥手
2.序列号和应答机制
3.超时，错误重传机制
4.拥塞控制、流量控制(滑动窗口)

适用场景

适合于对传输质量要求较高的通信

在需要可靠数据传输的场合，通常使用TCP协议

MSN/QQ等即时通讯软件的用户登录账户管理相关的功能通常采用TCP协议

UDP：全双工通信、面向无连接、不可靠

UDP（User Datagram Protocol）用户数据报协议，是不可靠的无连接的协议。在数据发送前，因为不需要进行连接，所以可以进行高效率的数据传输。

适用场景

发送小尺寸数据（如对DNS服务器进行IP地址查询时）

适合于广播/组播式通信中。

MSN/QQ/Skype等即时通讯软件的点对点文本通讯以及音视频通讯通常采用UDP协议

【3】实现FTP功能（粘包）

    模拟FTP核心原理：客户端连接服务器后，向服务器发送一个文件。文件名可以通过参数指定，服务器端接收客户端传来的文件（文件名随意），如果文件不存在自动创建文件，如果文件存在，那么清空文件然后写入。

项目功能介绍：
均有服务器和客户端代码，基于TCP写的。
在同一路径下，将客户端可执行代码复制到其他的路径下，接下来在不同的路径下运行服务器和客户端。
相当于另外一台电脑在访问服务器。
客户端和服务器链接成功后出现以下提示：四个功能
***************list**************//列出服务器所在目录下的普通文件名
***********put filename**********//从客户端所在路径上传文件
***********get filename**********//从服务器所在路径下载文件
**************quit***************//退出(可只退出客户端，服务器等待下一个客户端链接)

list：客户端输入list------》把list发送给服务器-------》接收list---》判断是否为list----》目录操作(循环读目录文件)--------》判断是否为普通文件-----》如果是普通文件就发送给客户端------》发送一个结束“end”的标志----------》客户端循环接收普通文件并打印到终端显示

put filename：客户端输入put 文件名---》把put 文件名发送给服务器---》接收put 文件名---》判断是否为put -----》（cp：源文件再客户端所在路径下，目标文件在服务器所在路径下）客户端循环读源文件发送给服务器，服务器循环接收写到目标文件里--------》发送一个结束“end”的标志

接收大小与发送大小一致

【4】wireshark

1. 安装

win：

关闭防火墙，安装包默认下载就可

linux：

sudo apt-get install wireshark

2. 启动

win：

双击打开

linux：

sudo wireshark

3. 选择网卡

win：

linux：

抓包工具的界面介绍如下:

4. 过滤包

  1. ip.addr == x.x.x.x：只显示源或目标IP地址为x.x.x.x的数据包。
  2. tcp.port == x：只显示源或目标端口号为x的TCP数据包。
  3. udp.port == x：只显示源或目标端口号为x的UDP数据包。
  4. ip.src == x.x.x.x：只显示源IP地址为x.x.x.x的数据包。
  5. ip.dst == x.x.x.x：只显目标IP地址为x.x.x.x的数据包。

【5】三次握手与四次挥手

三次握手

第一次握手都由客户端发起

在TCP/IP协议中，TCP协议提供可靠的连接服务，采用三次握手建立一个连接。

服务器必须准备好接受外来的连接。这通过调用socket、 bind和listen函数来完成，称为被动打开(passive open)。

第一次握手：客户通过调用connect进行主动打开(active open)。这引起客户TCP发送一个SYN（表示同步）分节（SYN=J），它告诉服务器客户将在连接中发送到数据的初始序列号。并进入SYN_SEND状态，等待服务器的确认。

第二次握手：服务器必须确认客户的

SYN，同时自己也得发送一个SYN分节，它含有服务器将在同一连接中发送的数据的初始序列号。服务器以单个字节向客户发送SYN和对客户SYN的ACK（表示确认），此时服务器进入SYN_RECV状态。

第三次握手：客户收到服务器的SYN+ACK。向服务器发送确认分节，此分节发送完毕，客户服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。

SYN_SEND：客户端发送SYN报文后进入此状态，等待服务器的确认。
2.‌SYN_RECV‌：服务器收到SYN报文后进入此状态，等待客户端的确认。
3.‌ESTABLISHED‌：当客户端和服务器端都发送和接收了ACK报文后，连接进入此状态，表示连接已经建立，可以进行数据传输。

类比打电话的过程：

第一次握手：喂，能听见我说话吧？

第二次握手：能听见你说话，你能听见我说话不？

第三次握手：能听见

开始通话

客户端的初始序列号为J，而服务器的初始序列号为K。在ACK里的确认号为发送这个ACK的一端所期待的下一个序列号。因为SYN只占一个字节的序列号空间，所以每一个SYN的ACK中的确认号都是相应的初始序列号加1.类似地，每一个FIN（表示结束）的ACK中的确认号为FIN的序列号加1.

完成三次握手，客户端与服务器开始传送数据，在上述过程中还有一些重要概念。

未连接队列：在三次握手协议中，服务器维护一个未连接队列，该队列为每个客户端的SYN包(syn=j)开设一个条目，该条目表明服务器已收到SYN包，并向客户发出确认，正在等待客户端确认包。这些条目所标识的连接在服务器处于SYN_RECV状态，当服务器收到客户端确认包时，删除该条目，服务器进入ESTABLISHED状态。

第一次握手：客户端发送SYN握手包（seq：a），进入等待服务器应答的状态（SYN_SEND）

第二次握手：服务器在收到客户端发送的握手包之后，给客户端回复一个ACK，还有一个握手包SYN（seq：b ack：a+1），进入等待接收的状态（SYN_RECV）

第三次握手：客户端在收到服务器发送的握手包以及确认包之后，给服务器再回复一个确认包ACK（seq：c，ack：b+1）

发送一次数据都要有序列号，但是不一定有应答号，只有这一次的数据中有应答包的时候才会有应答号

面试题-----》TCP连接过程：三次握手

---------》TCP的三次握手握手发生在哪两个函数之间：accept connect

---------》为什么一定是三次握手，而不能是两次握手？主要是为了防止已经失效的连接请求报文突然又传送到了服务器，从而导致不必要的错误和资源的浪费。

两次握手只能保证单向连接是畅通的。因为TCP是一个双向传输协议，只有经过第三次握手，才能确保双向都可以接收到对方的发送的数据。

标签：编程,day2,网络,TCP,sockfd,服务器,include,buf,客户端
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