11.网络编程的基础知识

11.网络编程的基础知识

• • • **1. OSI模型与TCP/IP模型**
    • **2. IP地址分类**
    • **3. Socket编程**
    • **4. TCP三次握手与四次挥手**
    • **5. 常用网络测试工具**
    • **6. 练习与作业**
    • **7. 总结**

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1. OSI模型与TCP/IP模型

• OSI模型（开放系统互联模型）：
  • 7层结构：
    1. 应用层：为网络用户提供各种服务（如HTTP、FTP）。
    2. 表示层：数据加密解密、压缩解压缩。
    3. 会话层：管理进程会话过程（如连接状态）。
    4. 传输层：提供可靠或不可靠的传输服务（如TCP、UDP）。
    5. 网络层：负责数据传输的路由选择和网际互连（如IP）。
    6. 数据链路层：负责物理相邻主机间的数据传输（如MAC地址）。
    7. 物理层：负责将数据转换成电信号并通过网络介质传输。
• TCP/IP模型（网际互联模型）：
  • 4层结构：
    1. 应用层：应用程序（如HTTP、FTP）。
    2. 传输层：端口号（如TCP、UDP）。
    3. 网络层：IP地址（如IP、ICMP）。
    4. 接口层：网卡、驱动（如ARP、RARP）。

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2. IP地址分类

• IP地址：由网络位和主机位组成。
• 分类：
  • A类：1.0.0.0 - 126.255.255.255，用于超大规模网络。
  • B类：128.0.0.0 - 191.255.255.255，用于大中规模网络。
  • C类：192.0.0.0 - 223.255.255.255，用于中小规模网络。
  • D类：224.0.0.0 - 239.255.255.255，用于组播和广播。
  • E类：240.0.0.0 - 255.255.255.255，用于实验。

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3. Socket编程

• Socket：用于网络通信的一组接口函数。
• TCP编程流程：
  • 服务器端：
    1. 创建Socket：socket()。
    2. 绑定地址：bind()。
    3. 监听连接：listen()。
    4. 接受连接：accept()。
    5. 接收数据：recv()。
    6. 关闭连接：close()。
  • 客户端：
    1. 创建Socket：socket()。
    2. 连接服务器：connect()。
    3. 发送数据：send()。
    4. 关闭连接：close()。

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4. TCP三次握手与四次挥手

• 三次握手：
  1. 客户端发送SYN到服务器。
  2. 服务器回复SYN-ACK。
  3. 客户端发送ACK。
• 四次挥手：
  1. 客户端发送FIN到服务器。
  2. 服务器回复ACK。
  3. 服务器发送FIN到客户端。
  4. 客户端回复ACK。

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5. 常用网络测试工具

• telnet：远程登录工具。
  • 用法：telnet IP地址 端口。
• netstat：查看网络端口使用情况。
  • 用法：netstat -anp。
• ping：测试网络连通性。
  • 用法：ping IP地址。
• arp：地址解析命令。
  • 用法：arp -an。
• wireshark：抓包工具。
  • 过滤规则：ip.src == x.x.x.x、tcp.port == xx。
• tcpdump：命令行抓包工具。
  • 用法：tcpdump -n -i eth0。

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6. 练习与作业

• 练习1：编写TCP服务器和客户端程序，实现简单的字符串传输。
• 练习2：使用wireshark抓包验证TCP三次握手和四次挥手。
• 作业1：优化聊天程序，支持实时双向通信。
• 作业2：设计通用的客户端和服务器测试工具。
• 作业3：实现客户端向服务器发送结构体数据、文件内容等功能。

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7. 总结

• OSI模型和TCP/IP模型是网络通信的基础框架。
• IP地址分类决定了网络的规模和用途。
• Socket编程是实现网络通信的核心技术。
• TCP三次握手与四次挥手确保了连接的可靠性和有序性。
• 网络测试工具（如telnet、netstat、wireshark）是调试和排查网络问题的重要工具。