嵌入式学习-网络-Day01

网络接口和物理层:

PPP:拨号协议(老式电话线上网方式)

ARP:地址解析协议 IP-->MAC

RARP:反向地址转换协议 MAC-->IP

网络层:

IP(IPV4/IPV6):网间互连的协议

ICMP:网络控制管理协议，ping 命令使用

IGMP:网络分组管理协议，广播和组播使用

传输层:

TCP:传输控制协议

UDP:用户数据报协议

应用层:

SSH:加密协议

telnet:远程登录协议

FTP:文件传输协议(TCP)

TFTP：简单文件传输协议（UDP）

HTTP:超文本传输协议（明文发送）HTTPS加密传输

DNS:域名解析协议

SMTP/POP3:邮件传输协议

4.TCP和UDP

TCP:传输控制协议

TCP(Transmission Control Protocol)是一种面向连接的传输层协议，它能提供高可靠性通信(即数据无误、数据无丢失、数据无失序、数据无重复到达的通信)


适用情况：
 1、适合于对传输质量要求较高，以及传输大量数据的通信。
 2、在需要可靠数据传输的场合，通常使用TCP协议
 3、MSN/QQ等即时通讯软件的用户登录账户管理相关的功能通常采用TCP协议
 缺点：
 发送量较大，效率低

UDP ：用户数据报协议

UDP (User Datagram Protocol）用户数据报协议，是不可靠的无连接的协议。在数据发送前，因为不需要进行连接，所以可以进行高效率的数据传输

适用情况:
1.发送小尺寸数据（如对DNS服务器进行IP地址查询时)
2.在接收到数据，给出应答较困难的网络中使用UDP。
3.适合于广播/组播式通信中。
4.MSN/QQ/skype 等即时通讯软件的点对点文本通讯以及音视频通讯通常采用UDP协议
5.流媒体、VOD、VoIP、IPTV等网络多媒体服务中通常采用UDP方式进行实时数据传输

Dos(拒绝式服务)攻击？

DOS:即 Denial of service，拒绝服务的缩写，拒绝服务，Dos 攻击即攻击者想办法让目标机器停止提供服务或资源访问，这些资源包括磁盘空间、内存、进程甚至网络带宽,从而阻止正常用户的访问。

要对服务器实施拒绝服务攻击，主要有以下两种方法:

①迫使服务器的缓冲区满，不接收新的请求;

②使用IP欺骗,迫使服务器把合法用户的连接复位,影响合法用户的连接，这也是Dos攻击实施的基本思想。为便于理解，以下介绍一个简单的Dos攻击基本过程:攻击者先向受害者发送大量带有虚假地址的请求，受害者发送回复信息后等待回传信息。由于是伪造地址，所以受害者一直等不到回传信息，分配给这次请求的资源就始终不被释放。当受害者等待一定时间后，连接会因超时被切断，此时攻击者会再度传送一批伪地址的新请求，这样反复进行直至受害者资源被耗尽，最终导致受害者系统瘫痪。

5. 编程预备知识

5.1 socket套接字

5.1.1socket简介

1》1982 - Berkeley software Distributions操作系统引入了socket作为本地进程之间通信的接口

2》1986 - Berkeley扩展了socket接口，使之支持UNIX下的TCP/IP 通信

3》现在很多应用(FTP，Telnet)都依赖这一接口

socket

1、是一个编程接口

2、是一种特殊的文件描述符(everything in unix is a file)

3、并不仅限于TCP/IP协议

4、面向连接(Transmission control Protocol - TCP/IP)

5、无连接(User Datagram Protocol -UDP和Inter-network Packet Exchange- IPX

5.1.2 socket类型

流式套接字(SOCK_STREAM) TCP

提供了一个面向连接、可靠的数据传输服务，数据无差错、无重复的发送且按发送顺序接收。内设置流量控制，避免数据流淹没慢的接收方。数据被看作是字节流，无长度限制。

数据报套接字(SOCK_DGRAM) UDP

提供无连接服务。数据包以独立数据包的形式被发送，不提供无差错保证，数据可能丢失或重复，顺序发送，可能乱序接收。

原始套接字(SOCK_RAW)

可以对较低层次协议如IP、ICMP直接访问。

5.2端口号

为了区分一台主机接收到的数据包应该转交给哪个进程来进行处理，使用端口号来区分
TCP端口号与UDP端口号独立
端口用两个字节来表示 2byte

众所周知端口：1~1023（1~255之间为众所周知端口，256~1023端口通常由UNIX系统占用）
已登记端口：1024~49151    （选1000以上10000以下） 
动态或私有端口：49152~65535

5.3字节序

字节序是指不同类型的cpu主机，内存存储 "多字节整数" 序列的方式
浮点类型，字符类型，字符串没有字节序。
小端序（little-endian） - 低序字节存储在低地址 (主机字节序)
大端序（big-endian） - 高序字节存储在低地址 (网络字节序)

面试题：写一个函数，判断当前主机的字节序？

#include<stdio.h>
union value
{
    int a;
    char b;
};
int main(int argc, char const *argv[])
{
    //1.指针指向
    int a = 0x12345678;
    char *p = &a;
    printf("%#x\n",*p);

    //2.共用体
    union value val;
    val.a = 0x12345678;
    printf("%#x\n",val.b);

    //3.类型强转
    char b = (char)a;
    printf("%#x\n",b);
    return 0;
}

5.3.1主机字节序到网络字节序

u_long htonl(u_long hostlong);

u_short htons(u_short short);//掌握这个

5.3.2网络字节序到主机字节序

u_long ntohl(u_long hostlong);

u_short ntohs(u_short short);

5.4IP地址转换

typedef uint32_t in_addr_t;
struct in_addr
{
    in_addr_t s_addr;
};

in_addr_t inet_addr(const char *ip);//从人看的IP地址转换为机器使用的32位无符号整数
char *inet_ntoa(struct in_addr in);//从机器到人

代码测试：

#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include<stdio.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    //1.将字符串ip转换成32位无符号整数
    in_addr_t addr  = inet_addr("192.168.50.123");
    printf("%#x\n",addr);

    //2.将32位无符号整数转换为字符串ip
    struct in_addr in;
    in.s_addr = addr;
    char *p = inet_ntoa(in);
    printf("%s\n",p);
    return 0;
}

TCP编程

服务器：
   1.创建流式套接字（socket()）------------------------>  有手机
   2.指定本地的网络信息（struct sockaddr_in）----------> 办电话卡
   3.绑定套接字（bind()）---------------------------->将电话卡插入手机
   4.监听套接字（listen()）---------------------------->待机
   5.链接客户端的请求（accept()）---------------------->接电话
   6.接收/发送数据（recv()/send()）-------------------->通话
   7.关闭套接字（close()）----------------------------->挂机

客户端：
   1.创建流式套接字（socket()）----------------------->有手机
   2.指定服务器的网络信息（struct sockaddr_in）------->有对方号码
   3.请求链接服务器（connect()）---------------------->打电话
   4.发送/接收数据（send()/recv()）------------------->通话
   5.关闭套接字（close()）--------------------------- >挂机

函数接口

1.socket

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

int socket (int domain,int type, int protocol) ;
功能:创建套接字
参数:
    domain:协议族
        AF_UNIX,AF_LOCAL      本地通信
        AF_INET                ipv4
        AF_INET6               ipv6
    type:套接字类型
        SOCK_STREAM:流式套接字
        SOCK_DGRAM:数据报套接字
        SOCK_RAW:原始套接字
    protocol:协议–填0自动匹配底层，根据type系统默认自动帮助匹配对应协议
    返回值:
        成功      文件描述符
        失败      -1，更新errno

2.bind

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

int bind (int sockfd,const struct sockaddr * addr ,socklen t addrlen) ;

功能:绑定
参数:
    socket:套接字
    addr:用于通信结构体（提供的是通用结构体，需要根据选择的通信方式，填充对应
结构体--通信方式由当时socket第一个参数确定)
    addrlen:结构体大小
    返回值:成功0    失败-1,更新errno


通用结构体:
struct sockaddr {
    sa_family_t sa_family;
    char    sa _data [14];
}

ipv4通信结构体:
struct sockaddr_in {
    sa_family_t    sin_family;//协议族
    in_port_t    sin_port;    //端口号
    struct in_addr sin_addr;    //ip地址
};
struct in_addr {
    uint32_t    s_addr;
};

本地通信结构体:
struct sockaddr_in{
    sa_family_t sun_family;    /* AF_UNIX *///协议族
    char    sun_path [108];    /*pathname *///路径
};

3.listen

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

int listen(int sockfd, int backlog);
功能:监听，将主动套接字变为被动套接字
参数：
 sockfd：套接字
 backlog：同时响应客户端请求链接的最大个数，不能写0.
  不同平台可同时链接的数不同，一般写5，10个
  返回值：成功 0   失败-1,更新errno

4.accept

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

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
accept(sockfd,NULL,NULL);
阻塞函数，阻塞等待客户端的连接请求，如果有客户端连接，则accept()函数返回，返回一个用于通信的套接字文件;
参数：
   Sockfd ：套接字
   addr： 链接客户端的ip和端口号
      如果不需要关心具体是哪一个客户端，那么可以填NULL;
   addrlen：结构体的大小
     如果不需要关心具体是哪一个客户端，那么可以填NULL;
  返回值： 
     成功：文件描述符; //用于通信
失败：-1，更新errno

5.recv

ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
功能: 接收数据 
参数： 
    sockfd： acceptfd ;//用于通信的文件描述符
    buf  存放位置
    len  大小
    flags  一般填0，相当于read()函数
    MSG_DONTWAIT  非阻塞
返回值： 
   < 0  失败出错  更新errno
   ==0  表示客户端退出
   >0   成功接收的字节个数

6.send

ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
功能：发送数据
参数：
    sockfd:用于通信的文件描述符
    buf：发送内容存放的地址
    len：发送内存的长度
    flags：如果填0，相当于write();

7.connect

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);
功能：用于连接服务器；
参数：
     sockfd：socket函数的返回值
     addr：填充的结构体是服务器端的；
     addrlen：结构体的大小
返回值 
      -1 失败，更新errno
      正确 0

服务器端：

#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#define N 128
int main(int argc, char const *argv[])
{
    // 1.创建套接字
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd < 0)
    {
        perror("socket err:");
        return -1;
    }
    // 2.填充结构体（ipv4）
    struct sockaddr_in addr;
    addr.sin_family = AF_INET;                          // 协议族ipv4
    addr.sin_port = htons(8888);                        // 端口号（网络字节序）
    addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.50.202"); // ip地址（网络字节序）

    // 3.绑定
    int ret = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
    if (ret < 0)
    {
        perror("bind err:");
        return -1;
    }

    // 4.监听
    if (listen(sockfd, 5) < 0)
    {
        perror("listen err");
        return -1;
    }

    // 5.等待连接
    int acceptfd = accept(sockfd, NULL, NULL);
    if (acceptfd < 0)
    {
        perror("accpet err:");
        return -1;
    }
    // 6.接收
    char buf[N] = {};
    ret = recv(acceptfd, buf, N, 0);
    if (ret == -1)
    {
        perror("recv err:");
        return -1;
    }
    printf("recv:%s\n", buf);
    // 7.关闭
    close(acceptfd);
    close(sockfd);

    return 0;
}

注意事项：

1）收发的字节大小注意一致，否则可能越界

2）服务器端收发用的是accepfd ,不要写成用于通信的sockfd