第十三章学习笔记

TCP/IP和网络编程

TCP/IP协议

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:134.121.64.1，其中各个字节用点号分开。

主机也可以用主机名来表示。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。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，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。

IP数据包格式

版本号( 4bit ): 指P 协议版本。并且通信双方使用的版本必须一致，目前我们使用的是IPv4，表示为 0100首部长度 (4) : IP 数据包的包头长度 (不包括数据)
优先级与服务类型(8):该字段用于表示数据包的优先级和服务类型。通过在数据包中划分一定的优先级，用于实现 QOS(服务质量)的要求。
总长度( 16): IP 数据包的总长度，最长为 65535 字节，包括包头和数据标识符 ( 16): 该字段用于表示IP 数据包的标识符。
当P 对上层数据进行分片时，它将给所有的分片数据分配一组编号，然后将这些编号放入标识符字段中，保证分片不会被错误地重组标识符字段用于标志一个数据包，以便接收节点可以重组被分片的数据包标志(3) : 和标识符一起传递，指示不可以被分片或者最后一个分片是否发出( 完整)段偏移量 ( 13 ): 在一个分片序列中如何将各分片连接起来，按什么顺序连接起来
TTL ( time to live )生命周期(8): 可以防止一个数包在网络中无限循环的转发下去，每经过一个路由器-1,当 TTL 的值为 0时该数据包将被丢弃 0-255
协议号 (8): 封装的上层哪个协议，ICMP:1 TCP:6 UDP:17首部校验和( 16 ):这个字段只检验数据报的首部，不包括数据部分。这是因为数据报每经过一次路由器，都要重新计算一下首部验和 (因为，一些字段如生存时间、标志、片偏移等可能发生变化)。
源地址 (32 ) : 源ip 地址，表示发送端的IP 地址
目标地址 (32):目标ip 地址，表示接收端的1P 地址可选项:选项字段根据实际情况可变长，可以和IP一起使用的选项有多人。例如，可以输入创建该数据包的时间等。在可选项之后，就是上层数据.

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

端口编号

应用程序=（主机IP,协议,端口号）

套接字 API

int套接字(int域，int类型，int协议)
新创建的套接字没有任何相联地址c它必须与主机地址和端口号绑定，以识别接收主机或发送主机：这通过bind系统调用来完成。
int bind(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen)
bind()系统调用将addr指定的地址分配给文件描述符sockfd所引用的套接字addrlen 指定addr所指向地址结构的大小(以字节为单位)。对于用于联系其他UDP服务器主机的UDP套接字，必须绑定到客户机地址，允许服务器发回应答。对于用于接收客户机连接的TCP套接字，必须先将其绑定到服务器主机地址。
UDP套接字使用scndto()/recvfrom()来发送/接收数据报。

TCP套接字

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acccpt()来接收来自客户机的连接
int Iistcn(int sockfd, int backlog);
listen()将sockfd引用的套接字标记为将用于接收连入连接的套接字。backlog参数定义了等待连接的最大队列长度。
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, sockien_t *addrlen);
accept()系统调用与基于连接的套接字一起使用。它提取等待连接队列上的第一个连接请求用于监听套接字sockfd,创建一个新的连接套接字，并返回一个引用该套接字的新文件描述符，与客户机主机连接。在执行accept()系统调用时，TCP服务器阻塞，直到客户机通过 coimectO建立连接。