网络与socket

Posted 2021-10-08 仇实

https://blog.csdn.net/zhihuiy...
这篇文章写的也不错，socket={ip,port}
暂时不理解进程为什么要用ip+协议+port作为唯一标识

目录

• 网络
• IP地址
• 端口
• socket
• 总结

1 网络

1.1 网络定义

• 网络就是一种辅助双方或者多方能够连接在一起的工具
• 如果没有网络可想单机的世界是多么的孤单

1.2 使用网络的目的

• 就是为了联通多方然后进行通信用的，即把数据从一方传递给另外一方
• 如果没有网络，编写的程序都是单机的，即不能和其他电脑上的程序进行通信
• 为了让在不同的电脑上运行的软件，之间能够互相传递数据，就需要借助网络的功能

1.3 总结

• 使用网络能够把多方链接在一起，然后可以进行数据传递
• 所谓的网络编程就是，让在不同的电脑上的软件能够进行数据传递，即进程之间的通信

2 IP地址

2.1 ip地址的作用

ip地址：用来在网络中标记一台电脑，比如192.168.1.1；在本地局域网上是唯一的。

2.2 ip地址的分类

每一个IP地址包括两部分：网络地址和主机地址

2.2.1 A类IP地址

一个A类IP地址由1字节的网络地址和3字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“0”
地址范围1.0.0.1-126.255.255.254
二进制表示为：

00000001 00000000 00000000 00000001 - 01111110 11111111 11111111 11111110 

可用的A类网络有126个，每个网络能容纳1677214个主机

2.2.2 B类IP地址

一个B类IP地址由2个字节的网络地址和2个字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”
地址范围128.1.0.1-191.255.255.254
二进制表示为：

10000000 00000001 00000000 00000001 - 10111111 11111111 11111111 11111110 

可用的B类网络有16384个，每个网络能容纳65534主机

2.2.3 C类IP地址

一个C类IP地址由3字节的网络地址和1字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“110”
范围192.0.1.1-223.255.255.254
二进制表示为:

11000000 00000000 00000001 00000001 - 11011111 11111111 11111110 11111110 

C类网络可达2097152个，每个网络能容纳254个主机

2.2.4 D类地址用于多点广播

D类IP地址第一个字节以“1110”开始，它是一个专门保留的地址。
它并不指向特定的网络，目前这一类地址被用在多点广播（Multicast）中
多点广播地址用来一次寻址一组计算机 s 地址范围

224.0.0.1-239.255.255.254 

2.2.5 E类IP地址

以“1111”开始，为将来使用保留
E类地址保留，仅作实验和开发用

2.2.6 私有ip

在这么多网络IP中，国际规定有一部分IP地址是用于我们的局域网使用，也就
是属于私网IP，不在公网中使用的，它们的范围是：

10.0.0.0～10.255.255.255
172.16.0.0～172.31.255.255
192.168.0.0～192.168.255.255 

注意:

IP地址127.0.0.1~127.255.255.255用于回路测试，
如：127.0.0.1可以代表本机IP地址，用 http://127.0.0.1 就可以测试本机中配置的Web服务器。

3 端口

3.1 什么是端口

• 端口就好一个房子的门，是出入这间房子的必经之路。
• 如果一个程序需要收发网络数据，那么就需要有这样的端口
• 在linux系统中，端口可以有65536（2的16次方）个之多！
• 对端口进行统一编号，这就是所说的端口号

3.2 端口号

端口是通过端口号（一个整数）来标记的，范围是从0到65535
注意：

端口数不一样的*nix系统不一样，还可以手动修改

3.3 端口的分配

端口号不是随意使用的，而是按照一定的规定进行分配。端口的分类标准有好几种，笔者在这里不做详细讲解，只介绍一下知名端口和动态端口

3.3.1 知名端口（Well Known Ports）

知名端口是 众所周知的端口号，范围从0到1023

• 80端口分配给HTTP服务
• 21端口分配给FTP服务

在这里为了方便理解，我们可以将端口号想象成手机号，一些常用的功能使用的号码是大家都知道的，好比电话号码110、10086、10010一样，他们在电话中的地位和知名端口在端口的地位是类似的
一般情况下，如果一个程序需要使用知名端口的需要有root权限

3.3.2 动态端口（Dynamic Ports）

动态端口的范围是从1024到65535

之所以称为动态端口，是因为它一般不固定分配某种服务，而是动态分配。

动态分配是指当一个系统程序或应用程序程序需要网络通信时，它向主机申请一个端口，主机从可用的端口号中分配一个供它使用。
当这个程序关闭时，同时也就释放了所占用的端口号

3.3 怎样查看端口

• 用“netstat －an”查看端口状态
• lsof -i [tcp/udp]:2425

4 socket（进程间通信的一种方式）

4.1 不同电脑上的进程间通信的实现

• 首要要唯一标识一个进程
• 在1台电脑上可以通过进程号（PID）来唯一标识一个进程，但是在网络中这行不通。
• 这就需要TCP/IP协议族，网络层的“ip地址” 可以 唯一标识网络中的主机，而传输层的“协议+端口” 可以 唯一标识主机中的应用进程（进程）。
• 这样利用ip地址，协议，端口就可以标识网络的进程了，网络中的进程就可以利用该方式与其它进程进行交互

注意：

进程：运行的程序以及运行时用到的资源这个整体称之为进程
进程间通信指：运行的程序之间的数据共享

4.2 socket简介

• socket()函数：用于根据指定的地址族、数据类型和协议来分配一个套接口（通讯的基石是套接口，一个套接口是通讯的一端）的描述字及其所用的资源
• socket(简称 套接字) 是进程间通信的一种方式，它与其他进程间通信的一个主要不同是：
  它能实现不同主机间的进程间通信，我们网络上各种各样的服务大多都是基于 Socket 来完成通信的，例如浏览网页、QQ 聊天、收发 email 等等

注意：

套接字使用流程 与 文件的使用流程很类似

• 创建套接字
• 使用套接字收/发数据
• 关闭套接字

5 网络通信总结

• 网络通信可以说是在网络中，知道互相之间的“IP地址（在网络层）”以确定相互是谁，再通过知道要进行通信的“协议+端口号（在传输层）”，以确定通信双方进行通信的工具即进程，而在这过程中必然涉及到套接口的描述字及其所用的资源的分配（软件及硬件），当下实现这一功能的多采用socket（）函数。
• 详细的来说，一台拥有IP地址的主机可以提供许多服务，比如HTTP（万维网服务）、FTP（文件传输）、SMTP（电子邮件）等，这些服务完全可以通过1个IP地址来实现。那么，主机是怎样区分不同的网络服务呢？显然不能只靠IP地址，因为IP地址与网络服务的关系是一对多的关系。
• 实际上是通过“IP地址+端口号”来区分不同的服务的。需要注意的是，端口并不是一一对应的。比如你的电脑作为客户机访问一台WWW服务器时，WWW服务器使用“80”端口与你的电脑通信，但你的电脑则可能使用“3457”这样的端口。