《信息安全系统设计与实现》第十二周学习笔记

TCP/IP协议

• TCP/IP协议是一组通信协议，用于在计算机网络上实现数据传输。它是因特网的基础协议，也被广泛用于局域网（LAN）和广域网（WAN）。TCP/IP协议族由两个主要协议组成：传输控制协议（TCP）和互联网协议（IP）。这两个协议共同工作，以确保在网络上可靠、有序地传输数据。

IP主机和IP地址：

• IP地址： IP地址是分配给网络上设备的唯一标识符。IPv4地址是32位的，通常以四个八位字段（四个字节）表示，用点分十进制表示（例如，192.168.0.1）。IPv6地址是128位的，以八组十六进制数表示。
• IP主机： IP主机指的是连接到互联网或网络的计算机或设备。每个IP主机都有一个唯一的IP地址。

IP协议：

• Internet Protocol（IP）： IP是TCP/IP协议族中的一个关键协议，负责定义数据在网络上的传输方式。它提供了一种将数据从一个设备传输到另一个设备的标准方式。

IP数据包格式：

• IP数据包通常由首部和数据两个部分组成。IP首部包含源和目标IP地址、协议版本、服务类型、数据包长度等信息。

路由器：

• 路由器是网络设备，用于在不同网络之间传递数据包。它基于目标IP地址决定最佳路径，并负责将数据包从源主机路由到目标主机。

UDP和TCP：

• User Datagram Protocol（UDP）： 是一个简单的、无连接的传输协议，适用于需要快速传输但可以容忍一些数据丢失的应用，比如实时音频和视频。
• Transmission Control Protocol（TCP）： 是一个面向连接的、可靠的传输协议，确保数据在传输过程中的完整性和顺序性。

网络和主机字节：

• 在计算机网络中，数据的字节顺序可能与主机的字节顺序不同。网络字节顺序采用大端（Big-Endian）顺序，而主机字节顺序可能是大端或小端（Little-Endian）顺序。在进行网络编程时，需要考虑字节顺序的转换。

TCP/IP网络中的数据流：

• 在TCP/IP网络中，数据被分割成小的数据段，这些数据段通过IP协议传输。TCP协议负责将这些数据段组装成完整的数据流，并确保它们以正确的顺序到达目标。

网络编程和套接字编程：

• 网络编程是指使用计算机网络进行数据通信的过程。套接字编程是一种常见的网络编程方式，使用套接字（socket）实现网络通信。

UDP回显服务器-客户机程序：

• UDP回显服务器和客户端是一种基于UDP协议的简单网络应用，其中客户端向服务器发送消息，服务器将相同的消息回送给客户端。

TCP回显服务器-客户机程序：

• 类似于UDP回显，但使用TCP协议。客户端建立一个TCP连接，将消息发送到服务器，服务器将相同的消息回送给客户端。

主机名和IP地址：

• 主机名是一个容易记忆的文本标识符，而IP地址是主机在网络上的数字标识符。域名系统（DNS）用于将主机名映射到IP地址。

Web和CGI编程：

• Web编程涉及创建和维护Web应用程序，包括使用HTML、CSS、JavaScript等前端技术，以及服务器端脚本语言如PHP、Python、Ruby等。
• CGI（Common Gateway Interface）是一种标准，允许Web服务器将用户请求传递给程序，程序处理请求并生成动态内容返回给客户端。

实践

server端

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <netdb.h>

#define MAX  256
#define SERVER_HOST "localhost"
#define SERVER_PORT 1234
struct sockaddr_in server_addr;
int sock,r;

int client_init()
{
    printf("======= clinet init ==========\n"); 
    printf ("1 : create a TCP socket\n");
    sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); 
    if (sock<0)
    {
        printf("socket call failed\n"); exit(1);
    }
    printf("2 : fill server_addr with server's IP and P0RT#\n"); 
    server_addr.sin_family = AF_INET; 
    server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // localhost 
    server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT); // server port number    
    printf("3 : connecting to server ....\n");
    r = connect (sock, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof (server_addr)); 
    if (r < 0)
    {
        printf("connect failed\n"); exit(3);
    }

    printf("4 : connected OK to\n");
    printf ("-------------------------------------------------\n");
    printf("Server hostname=%s PORT=%d\n", SERVER_HOST, SERVER_PORT); 
    printf ("-------------------------------------------------\n");
    printf("========= init done ==========\n");
}

int main()
{
    int n; 
    char line[MAX], ans[MAX];
    client_init();
    printf("***processing  loop *********\n");
    while (1)
    {
        printf("input a line :");
        bzero(line, MAX);
        fgets(line, MAX, stdin);
        line[strlen(line)-1] = 0;
        if (line[0]==0) 
            exit(0);
        n = write(sock,line,MAX);
        printf("client:wrote n=%d bytes;line=%s\n", n, line);
        n = read(sock,ans,MAX);
        printf("client:read n=%d bytes;line=%s\n", n, ans);
    }
}

client端

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <netdb.h>

#define MAX  256
#define SERVER_HOST "localhost"
#define SERVER_IP "127.0.0.1"
#define SERVER_PORT 1234

struct sockaddr_in server_addr, client_addr;
struct in_addr client_addr_tranform;
int  mysock, csock;
int  r, len, n;

int server_init ()
{
    printf("================== server init ======================\n"); // create a TCP socket by socket() syscall
    printf("1 : create a TCP STREAM socket\n");
    mysock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); 
    if (mysock < 0)
    {
        printf("socket call failed\n");
        exit(1);
    }
    printf("2 : fill server_addr with host IP and PORT# info\n");
    // initialize the server_addr structure
    server_addr.sin_family = AF_INET;	// for TCP/IP
    server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // This HOST IP 
    server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);	// port number 1234
    printf("3 : bind socket to server address\n");
    r = bind(mysock,(struct sockaddr*)&server_addr,sizeof(server_addr)); 
    if (r < 0)
    {
        printf("bind failed\n"); 
        exit(3);
    }
    printf(" hostname = %s port = %d\n", SERVER_HOST, SERVER_PORT); 
    printf("4 : server is listening ....\n");
    listen(mysock, 5); // queue length = 5
    printf("=================== init done =======================\n"); 
}

int main()
{
    char line[MAX];
    server_init();
    client_addr_tranform.s_addr = client_addr.sin_addr.s_addr;
    while(1)	// Try to accept a client request
    {
        printf("server： accepting new connection ....\n");
        // Try to accept a client connection as descriptor newsock 
        len = sizeof(client_addr);
        csock = accept(mysock, (struct sockaddr *)&client_addr, &len);
        if (csock < 0)
        {
            printf("server： accept error\n"); exit(1);
        }
        printf("server： accepted a client connection from\n");
        printf ("-----------------------------------------\n");
        printf("Clinet: IP=%s port=%d\n", inet_ntoa(client_addr_tranform), ntohs(client_addr.sin_port));
        printf ("-----------------------------------------\n");
        while(1) 
        {
            n = read(csock, line, MAX);
            if (n==0)
            {
                printf("server: client died, server loops\n"); close(csock);
                break; 
            }
            printf("server： read n=%d bytes; line=%s\n", n, line); // echo line to client
            n = write(csock, line, MAX);
            printf("server:wrote n=%d bytes； ECHO=%s\n", n, line); 
            printf("server:ready for next request\n");
        }
    }
}

苏格拉底挑战