Linux编程网络基础(二)

一、源IP和目的IP

数据从你的主机(源IP)传输到目标主机(目的IP)并不是目的，将数据传给目标主机上的特定的进程才是数据传输的目的，我们日常使用的QQ、微信、游戏…都是进程，只要将数据传给进程，数据就完成了任务。

所以：数据传输到主机不是⽬的，⽽是⼿段。到达主机内部，在交给主机内的进程，才是⽬的。

但是系统中，同时会存在⾮常多的进程，当数据到达⽬标主机之后，怎么转发给⽬标进程？这就要在⽹络的背景下，在系统中，标识进程的唯⼀性。

二、认识端⼝号

1.端口号是传输层协议的内容

• 端⼝号是⼀个2 字节 16 位的整数;
• 端⼝号⽤来标识⼀个进程, 告诉操作系统, 当前的这个数据要交给哪⼀个进程来处理;
• IP地址 + 端⼝号能够标识⽹络上的某⼀台主机的某⼀个进程；
• ⼀个端⼝号只能被⼀个进程占用；

2.端口号范围划分

• 0 - 1023: 知名端⼝号, HTTP, FTP, SSH 等这些⼴为使⽤的应⽤层协议, 他们的端⼝号都是固定的.
• 1024 - 65535: 操作系统动态分配的端⼝号. 客⼾端程序的端⼝号, 就是由操作系统从这个范围分配的

3.“端口号”与“进程ID”

• 端口号是网络通信的标准化标识，而PID是操作系统内部的动态标识。
• 端口号是对外的"服务门牌号"（固定且标准），PID是对内的"员工工号"（动态且内部）
• 进程 PID 属于系统概念，技术上也具有唯⼀性，确实可以⽤来标识唯⼀的⼀个进程，但是这样做，会让系统进程管理和⽹络强耦合，实际设计的时候，并没有选择这样做。

另外, ⼀个进程可以绑定多个端⼝号; 但是⼀个端⼝号不能被多个进程绑定;

4、源端口号和目的端口号

• 源端口号：标识发送方主机上的发起通信的应用程序。
• 目的端口号：标识接收方主机上的接收通信的应用程序。

传输层协议( TCP 和 UDP )的数据段中有两个端⼝号, 分别叫做源端⼝号和⽬的端⼝号. 就是在描述 “数据是谁发的, 要发给谁”;

三、Socket

• IP 地址⽤来标识互联⽹中唯⼀的⼀台主机，Port⽤来标识该主机上唯⼀的⼀个⽹络进程
• IP+Port就能表⽰互联⽹中唯⼀的⼀个进程
• 通信的时候，本质是两个互联⽹进程进⾏通信
• {srcIP，srcPort，dstIp，dstPort }这样的4元组就能标识互联⽹中唯⼆的两个进程
• 所以，⽹络通信的本质，也是进程间通信，将 ip+port 叫做套接字 socket

四、传输层的典型代表

• 传输层是属于内核的，那么我们要通过⽹络协议栈进⾏通信，必定调⽤的是传输层提供的系统调⽤，来进⾏的⽹络通信。
  

1.TCP协议

• 传输层协议
• 有连接
• 可靠传输
• ⾯向字节流

2.UDP协议

• 传输层协议
• 无连接
• 不可靠传输
• ⾯向数据报

五、网络字节序

内存中的多字节数据相对于内存地址有⼤端和⼩端之分, 磁盘⽂件中的多字节数据相对于⽂件中的偏移地址也有⼤端⼩端之分, ⽹络数据流同样有⼤端⼩端之分. 那么如何定义⽹络数据流的地址？

• 发送主机通常将发送缓冲区中的数据按内存地址从低到⾼的顺序发出;

• 接收主机把从⽹络上接到的字节依次保存在接收缓冲区中,也是按内存地址从低到⾼的顺序保存;

• 因此,⽹络数据流的地址应这样规定:先发出的数据是低地址,后发出的数据是⾼地址.

• TCP/IP协议规定,⽹络数据流应采⽤⼤端字节序,即低地址⾼字节.

• 不管这台主机是⼤端机还是⼩端机, 都会按照这个TCP/IP规定的⽹络字节序来发送/接收数据；

• 如果当前发送主机是⼩端, 就需要先将数据转成⼤端; 否则就忽略, 直接发送即可
  
  为使⽹络程序具有可移植性,使同样的C代码在⼤端和⼩端计算机上编译后都能正常运⾏,可以调⽤以下库函数做⽹络字节序和主机字节序的转换。
  

• h 表⽰ host , n 表⽰ network , l 表⽰ 32 位⻓整数, s 表⽰ 16 位短整数。

• 例如 htonl 表⽰将 32 位的⻓整数从主机字节序转换为⽹络字节序,例如将IP地址转换后准备发送。

• 如果主机是⼩端字节序,这些函数将参数做相应的⼤⼩端转换然后返回;

• 如果主机是⼤端字节序,这些函数不做转换,将参数原封不动地返回。