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news 2025/7/2 18:17:46

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计算机网络背景

- 网络发展
- 网络通信
- - - IP地址
    - 端口
- 网络字节序
- - - 如何判断一个主机的字节序是大端还是小端
- 协议（约定）
- - - 协议分层
    - 网络通信环境中的协议分层:
- 网络通信中的数据传输流程
- - 知识点习题

网络发展

独立模式: 计算机之间相互独立

在这里插入图片描述

网络互联: 多台计算机连接在一起, 完成数据共享;

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局域网LAN: 计算机数量更多了, 通过交换机和路由器连接在一起;

在这里插入图片描述

交换机：实现主机之间的数据交换
路由器：不但时间数据交换，并且实现数据的路径选择
网络以覆盖范围划分：局域网（1KM内），城域网（10KM内），广域网
组网方式：以太网/令牌环网

网络通信

在复杂的网络通信中，必须保证每个主机都有自己唯一的标识，只有这样才是实现精确的点对点通信

通过IP地址和端口可以实现不同主机之间的进程间通信了

IP地址

网络中主机的唯一标识 - IP地址

IPV4：uint32_t — 无符号四个字节的整数（不到43亿） - IP地址是不够用的

我们通常也使用 “点分十进制” 的字符串表示IP地址, 例如 192.168.0.1 ; 用点分割的每一个数字表示一个字节, 范围是 0 - 255;

DHCP - 动态地址分配技术；NAT：网络地址转换技术

IPV6：uint8_t addr[16] 但是不向前兼容IPV4 - IPv6的地址长度为128位，是IPv4地址长度的4倍

网络通信中的每条数据都必须具备：

源IP地址/目的IP地址 - 表示数据从哪个主机来，到哪个主机去

目的IP地址：能够让网络中的路由器为每一条数据根据目的地址选择不同的路径到达对端主机
源IP地址：能够让对端主机知道数据是谁发送，以便于回复数据

端口

主机如何确定由哪个进程处理数据 - 端口

IP地址使网络中主机与主机之间的通信，但是主机上有很多进程。所以通信中必须标识一条数据应该由哪个进程处理

概念：

在一台主机上唯一标识一个进程，当操作系统接收到一条网络数据能够知道应该交给哪个进程处理

类型：uint16_t 无符号两个字节的整数 0～65535
特性：一个进程可以使用多个端口，但是一个端口只能被一个进程占用
网络中的每条数据都必须具备：源端口/目的端口（标识数据从哪个进程中来，到哪个进程去）

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

提问：为什么不使用pid标识进程？

进程每一次的重新 pid 都会发生变化，但是端口不会

网络字节序

字节序概念：

cpu对内存中的数据进行存取的顺序(取决于cpu的架构)

x86-小端
MIPS-大端

字节序分类:

0x01020304 — 01是高位；04是低位
uchar a[4] — a[0] - 低地址；a[3] - 高地址

大端字节序:低地址存高位

a[0] = 01；a[1] = 02；a[2] = 03；a[3] = 04

小端字节序:低地址存低位

a[0] = 04；a[1] = 03；a[2] = 02；a[3] = 01

低地址和高地址:指的是一个数据在内存空间中使用的地址是从低到高的
低位和高位:指的是一个数据的二进制位从右到左，是越来越高的

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呢?

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.

为了防止网络通信中因为两端主机的主机字节序不同而造成数据二义所订立的标准

TCP/IP协议规定，不管两端通信主机是大端还是小端，反正在网络通信的时候都要讲数据转换为网络字节序（大端字节序）然后再进行传输
接收端接收到数据之后，从网络字节序转换为主机字节序再进行处理

并不是所有的数据都需要转换，需要转换的数据关键点在于内存中一次存储单位大于一个字节的数据:short/int/long/float/double ；

字符串char buf[1024]是按字节为存储单位，因此字符串不涉及字节序转换

如何判断一个主机的字节序是大端还是小端

#include <iostream>
using namespace std;union tmp {int a;char b;	// b 就是 a[0]
}tmp;int main() {tmp.a = 1;if (tmp.b == 1) {cout << "计算机是小端字节序\n";}else {cout << "计算机是大端字节序\n";}return 0;
}