一、目的

? ? ? ? 網絡編程的目的實際上也是進程通信的一種方式，不過它可以在不同的主機上進行通信；

二、需要解決的問題

? 1. 主機與主機之間物理層面必須互聯互通。

• 指的是參與通信的計算機（主機）需要通過物理設備建立連接（光纖、網線），確保數據能夠在物理介質上傳輸
• 具體包括：網卡正常工作、網線或無線信號等傳輸介質連接正常、路由器 / 交換機等網絡設備配置正確

? 2. 進程與進程在軟件層面必須互聯互通。

• 指的是在物理連接通暢的基礎上，不同主機上的應用程序進程需要通過網絡協議進行邏輯連接
• 具體包括：使用正確的 IP 地址和端口號、采用相同的網絡協議（如 TCP/UDP）、進程已正確綁定端口并處于監聽狀態

舉個例子：

這是一個傳輸機制圖解；每個有IP地址的方格代表一個主機；其中，交換機就是局域網內的主機通信的物理設備；但是如果要在廣域網與其他網段的主機進行通信的話，就需要“路由器+ 鏈路” 來負責跨網段轉發。簡單說，左邊局域網和右邊局域網，靠路由器之間的物理鏈路打通，數據就能從左傳到右、右傳到左。

至于進程，兩邊進程得用?相同的協議（比如 TCP/UDP）?說話。比如左邊進程用 TCP 發數據，右邊進程也得用 TCP 收，否則 “語言不通” 沒法交流。而每個進程要通信，得綁定?IP + 端口。比如左邊主機?192.168.0.140?上的QQ給另一臺主機的QQ發消息，得告訴系統：“我在?192.168.0.140?這臺機器，監聽?QQ?端口，別人可以給我發數據”；右邊主機?192.168.1.140?上的進程同理。如果端口不同，就有可能接收不到信息；

所以，在這里總結幾個概念：

• IP地址：計算機的軟件地址，用來標識計算機設備（由路由器動態分配）
• MAC地址：計算機的硬件地址（固定）
• 網絡的端口號：標記同一主機上的不同網絡進程

需要注意的是：

• 在同一個局域網下，不能有2個一模一樣的ip地址；
• 路由器在進行遠距離數據傳輸的時候，會對路徑進行選擇規劃，力求最短/最快路徑

圖解如下：

三、網絡協議

網絡協議即是不同體系結構設備間，網絡通信的標準

OSI七層模型

意味開放系統互聯模型（open system interconnect）

它是一個理論模型：

TCP/IP模型：應用模型

它是一個應用模型，一共分為5層：

? ? ? ? ? ? ? ? 物理層同上：

在有一些定義中，也可能是四層：

• 應用層：同上
• 傳輸層：同上
• 網絡層：同上
• 網絡接口層：包含物理層與數據鏈路層

四、IP協議

網絡層

例：

192.168.1.140 ?? ??? ?(用戶表示形式) ? 點分十進制 ??
11000000 10101000 00000000 01000011?? ?(計算機存儲形式) 32bits

IP地址

IP地址 = 網絡位 + 主機位?

例：192.168.0.121/24
24：網絡位的位數

舉個例子：

255.255.255.0
11111111.11111111.11111111.00000000
子網掩碼是1的部分對應IP地址的網絡位
子網掩碼是0的部分對應IP地址的主機位

特殊的IP地址

舉個例子：

IP地址：192.168.1.3

子網掩碼：255.255.255.0

網段號：192.168.1.0(網段內的IP能直接通信)

IP地址：192.168.1.3

子網掩碼：255.255.255.0

網段號：192.168.1.255(向廣播號發送信息,所有局域網內IP都能收到此信息)

IP地址的劃分

在此之前，我們先來區分兩個概念：

為了節省ip地址，把ip分為兩種：

公有IP：由電信公司直接分配，并需要付費的IP地址， 可以直接訪問internet
私有IP：不能直接訪問internet的ip地址，由路由器分配，進入廣域網時自動轉為公有IP

(1)A類地址:

用于管理大規模網絡

(2)B類地址:

管理大中規模網絡

(3)C類地址:

管理中小規模網絡

(4)D類地址:

組播和廣播使用

(5)E類地址:

用來進行實驗

五、 網絡端口號

? ? 端口號：為16位的整形數據（unsigned short）（范圍是：0-65535）
端口號功能：標記同一主機上的不同網絡進程

分類

1）任何TCP/IP實現所提供的服務都用1-1023之間的端口號。

2）端口號從1024-49151是被注冊的端口號，被IANA指定為特殊服務使用。

MQTT：1883/8883

3）從49152-65535是動態或私有端口號。

六、網絡配置

1. ?ping ?ip地址/域名

????????????????查看當前主機和IP/域名所對應的這臺主機網絡是否聯通

2. ifconfig?

????????????????在Linux查看當前主機的IP地址

????????ipconfig

????????????????在Windows上查看當前主機的IP地址

?3. 網絡配置

?1）虛擬機--》設置--》網絡適配器---》橋接模式

?2）編輯--》虛擬網絡編輯器--》更改設置--》VMnet0---》橋接至--》當前PC正在上網的網卡上--》應用--》確定

3）修改網絡配置文件

?????????????????在終端輸入命令：sudo vim /etc/network/interfaces

auto lo
iface lo inet loopbackauto ens33 
iface ens33 inet dhcp

?4）重啟網絡服務

????????????????sudo /etc/init.d/networking restart

?5) 測試

????????????????ping www.baidu.com

七、網絡協議——UDP

UDP：（傳輸層）用戶數據報協議（User Datagram Protocol）

? 1）網絡編程模型

?2）UDP編程流程

我們先來厘清一個概念：

套接字：文件描述符；網絡通信時，應用層可操作的端口。

socket函數：

? ? ? ?#include <sys/types.h> ? ? ? ? ?/* See NOTES */
#include <sys/socket.h>

? ? ? ?int socket(int domain, int type, int protocol);
功能：創建通信的套接字
參數：
domain：網絡層使用什么協議族
AF_INET：IPv4
AF_INET6：IPv6
type：規定傳輸層的協議
SOCK_DGRAM ： UDP協議
SOCK_STREAM：TCP協議
SOCK_RAW ：原始套接字
protocol ：0 按照默認協議方式創建
返回值：
成功：套接字
失敗：-1

sendto函數

? ? ? ?ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
功能：向網絡套接字發送數據
參數：
sockfd：套接字
buf： 要發送的數據的首地址
len：要發送的字節數
flags： 0：按照默認方式發送
dest_addr：接收方的地址信息（IP+端口號）
addrlen：接收方地址的大小
返回值：
成功：實際發送的字節數
失敗：-1

使用man 7 ip 命令獲取兩個結構體

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 */};

其中：

port in network byte order代表基于網絡字節序的端口號；

網絡字節序：大端? ?（network）
主機字節序：小端? ?（host）

為了切換這兩者，我們可以使用函數：

uint32_t htonl(uint32_t hostlong); ? ? ? ? ?主機轉網絡
uint16_t htons(uint16_t hostshort); ? ? ? ? 主機轉網絡
uint32_t ntohl(uint32_t netlong); ? ? ? ? ? 網絡轉主機
uint16_t ntohs(uint16_t netshort); ? ? ? ? ?網絡轉主機

我們通常傳遞的ip地址為一個字符串，為了使其切換成二進制IP地址的形式，也要再調用一次函數：

in_addr_t inet_addr(const char *cp);
功能:
將字符串IP地址轉換成二進制IP地址形式

?char *inet_ntoa(struct in_addr in);
功能：
將二進制ip轉換成字符串

bind函數：

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,
socklen_t addrlen);
功能：綁定自己的IP地址和端口號
參數：
sockfd：套接字
addr：需要綁定的地址
addrlen：地址大小
返回值：
成功：0
失敗：-1

recvfrom函數：

功能：從套接字上接收數據
參數：
sockfd：套接字
buf：存放接收數據的內存首地址
len：希望接收的字節數
flags：0 ：按照默認方式接收（阻塞）
src_addr：發送方的地址信息
addrlen：發送發地址的指針
功能：
成功：實際接收到的字節數
失敗：-1

客戶端編程：

#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h> /* superset of previous */
#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>int main(int argc, const char *argv[])
{//socket()//sendto()//recvfrom()//close()int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if (sockfd < 0){perror("socket error");return -1;}//定義的接收方(服務端)的地址變量struct sockaddr_in seraddr;seraddr.sin_family = AF_INET;seraddr.sin_port = htons(50000);    //接收方的端口號seraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.0.179");  //接收方所在主機的IP地址char buff[1024] = {0};while (1){fgets(buff, sizeof(buff), stdin);ssize_t cnt = sendto(sockfd, buff, 0, 0, (struct sockaddr *)&seraddr, sizeof(seraddr));if (cnt < 0){perror("sendto error");return -1;}//	printf("cnt = %ld\n", cnt);memset(buff, 0, sizeof(buff));recvfrom(sockfd, buff, sizeof(buff), 0, NULL, NULL);printf("ser-->cli : %s\n", buff);}//close(sockfd);return 0;
}

服務端編程：

#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h> /* superset of previous */
#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>int main(int argc, const char *argv[])
{//socket()//bind()//recvfrom()//sendto()//close()int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if (sockfd < 0){perror("socket error");return -1;}struct sockaddr_in cliaddr;socklen_t clilen = sizeof(cliaddr);//服務端自己的地址信息變量struct sockaddr_in seraddr;seraddr.sin_family = AF_INET;seraddr.sin_port = htons(50000);seraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.0.179");int ret = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&seraddr, sizeof(seraddr));if (ret < 0){perror("bind error");return -1;}char buff[1024] = {0};while (1){memset(buff, 0, sizeof(buff));ssize_t cnt = recvfrom(sockfd, buff, sizeof(buff), 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, &clilen);if (cnt < 0){perror("recvfrom error");return -1;}else if (0 == cnt){printf("cnt = %ld\n", cnt);break;}printf("[%s : %d][%ld] %s\n", inet_ntoa(cliaddr.sin_addr), ntohs(cliaddr.sin_port),cnt, buff);fgets(buff, sizeof(buff), stdin);//strcat(buff, "--->ok");sendto(sockfd, buff, strlen(buff), 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, clilen);}close(sockfd);return 0;
}

以上就是今天和大家分享的內容！！！！感謝你的閱讀！！！！！