Linux学习记录——이십구 网络基础（2）

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1、理解网络间通信

宏观上，是主机与主机在发送接收消息，但主机怎么去发送消息？主机间的通信是通过进程完成的，这个进程就是用户发起的进程，比如打开微信聊天，就是打开了微信这个进程。主机包含操作系统，驱动，物理层，上方的应用层则有用户打开的进程，进程调用系统中的网络接口发送消息给到另一个主机的系统，系统会把这个消息传给上层的应用层的对应的进程。主机是如此，服务器也是如此，刷短视频的时候就是在进程在和软件公司的服务器交互，发送请求，由服务器去完成。

主机间的通信，先将数据通过OS，通过TCP/IP协议发送到目标主机，IP地址可以表示互联网上唯一一台主机，目标主机将收到的数据推送给自己上层的指定进程。但进程不只有一个，那么我们自己的主机如何知道是哪一个网络进程在与它交互？通过端口号。端口号是传输层协议的内容，是一个2字节16位的整数，它标识一个进程，告诉操作系统当前这个进程的数据要交给哪个进程来处理。IP地址标识唯一一台主机，端口号可以标识对应主机内，唯一的一个进程，所以IP地址+端口号就可以标识互联网上的唯一一个进程。

发送消息的主机，有源IP，源端口，接收消息的，有目的IP，目的端口，网络通信的本质就是通过IP + PORT（端口）构建进程唯一性，进行基于网路的进程间通信。通过IP+端口号来进行通信的方案就是套接字，socket通信。

网络通信不止这一个方案。除了端口号，其实也可以通过进程PID来实现通信，因为它也是唯一的，能够标识唯一一个进程，但端口号能告诉主机，这个进程是来通信的，而PID则不行；并且如果用PID，那么网络又得管理好这些进程，进程PID改了，网络相关部分也改了，所以不如单独用一个端口号来标识更针对。

一个进程可以绑定多个端口号，但一个端口号不能被多个进程绑定。一个主机的系统层收到信息后，通过TCP/IP协议，会得到两个端口号和两个IP地址，操作系统层面会维护一张端口号的哈希表，但不是哈希桶，所以一个位置只能连接上一个进程，但是一个进程可以映射到多个位置，所以通过这个哈希表，端口号就可以找到对应的进程。

网络也是在系统内部的，所以也是文件。网路这个文件有文件描述符，有自己的文件结构体，有自己的缓冲区，当网络收到数据时，通过有效载荷找到进程，根据进程找到网络的套接字，根据套接字查找文件描述符表，就找到了对应的缓冲区，把接收的数据放到缓冲区里，进程就可以以文件的形式读取到数据了。

2、理解协议

TCP/UDP协议在传输层。TCP是传输控制协议，面向连接的协议，并且自带可靠性，可靠性是指如果传输中数据丢失，TCP协议会重新发一遍。以及面向字节流。字节流是指在没有发数据前，存储时是以字节流存储的，拿取的策略靠拿数据的来确定，可以一次性拿全部，也可以每一次都拿4字节这样的。

UDP协议是用户数据报协议。它是无连接，不可靠传输，面向数据报的。用UDP协议发送数据时，就不关系数据后续怎么样了。它在通信之前也不需要建立连接。

面向数据报是什么意思？简单理解一下，就是拿快递时，只能一个个拿，或者多个拿，但不可能拿半个。而面向字节流，就是看拿取方怎么做了，只拿十分之一个快递也都是可以的。

TCP可靠，也表明它通信成本更高，使用成本更高，要做的工作更多，而UDP则更简洁，像直播场景用的就是UDP协议，不过TCP协议用的还是要更多。

3、网络字节序

每个字节都有地址，这些地址的权值位不同，有高有低，高权值位放在内存的高地址处（小端）和低地址处（大端）就有了不同的存放方法，也就有了大小端。如果两个主机存储方式不同，一个大，一个小，那么发送数据时，接收的数据就会变成一个反向存储的数据，数据就不对了，所以就出现了字节序来解决这个问题。

要解决这个问题，不能用添加报头来解决，因为报头也是数据，也会被反向存储。而字节序解决这个问题就很简单粗暴，就是直接规定了，网络序列必须是大端。发送数据一方必须将数据转成大端存储，接收一方就不管是不是大端了。

主机序列转成网络所需要的序列是一些函数支持的

前两个函数是主机转网络，后两个是网络转主机，32和16就是表示32和16位整数。

4、socket编程接口和sockaddr结构

struct sockaddr是一个结构体。这个结构体属于一个既能主机内部通信，又能网络间通信的标准，POSIX标准，而System V只能本主机通信。POSIX基于套接字制定。struct sockaddr_in套接字是用来网络间通信的，sockaddr_un是用来进行本地间通信的。un的方法和in类似，基本会了in就可以看得懂un了。struct sockaddr是一个通用接口，既可以网络通信，也可以本地通信。想做本地通信，就把un强转成sockaddr类型。通信的接口接收的都是sockaddr类型的。而为了强转能够没有问题，三个结构体最前头都有一个16位的地址，sockaddr会先判断是要进行哪个通信，这个16位地址其实存储的就是一个整数，和两个宏AF_INET AF_UNIX比较，等于哪个就采用哪个的方法。

实际上可以看出来，函数参数里是sockaddr，传过来in就用in的方法，传过来un就用un的方法，这就是多态，但因为TCP是用C语言写的，所以这是用C实现的多态。那为什么不用viod来代替sockaddr呢？其实是可以的，不过因为制定这个标准时还没有void的制定。

下一篇写udp套接字通信，开始写代码。

结束。