计网----使用代码实现C/S模型的数据通信,IP地址分类,子网掩码,网关,广播地址,非默认子网掩码,子网划分的常见问题

计网----使用代码实现C/S模型的数据通信,IP地址分类,子网掩码,网关,广播地址,非默认子网掩码,子网划分的常见问题

一.使用代码实现C/S模型的数据通信（七层网络系统的博客https://blog.csdn.net/m0_73483024/article/details/133916201?spm=1001.2014.3001.5502的后续）

创建一个客户端

1.创建一个新项目（选的是空项目）

2在该项目下创建一个文件，在该文件中进行客户端代码的实现如下

#include
#include
using namespace std;

#pragma comment(lib,"Ws2_32.lib")
int main() {

	//1.加载库
	WORD version = MAKEWORD(2, 2);

	WSADATA data;

	int err=WSAStartup(version, &data);

	if (err != 0) {
		cout << "WSAStartup error" << endl;
		return 1;
	}

	if (LOBYTE(data.wVersion) != 2 || HIBYTE(data.wVersion) != 2) {
		WSACleanup();
		return 1;
	}

	else {
		cout << "WSAStartup suuccess" << endl;
	}
	//2.创建套接字
	SOCKET sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP);
	if (sock == INVALID_SOCKET) {
		cout << "socket error" << endl;

		cout << WSAGetLastError() << endl;

		WSACleanup();//此函数没有参数
		return 1;
	}
	else {
		cout << "socket success" << endl;
	}
    //创建一个sockaddr_in结构体的变量，并存一下服务端的地址信息（IP地址、端口号）
	sockaddr_in addServer;
	addServer.sin_family = AF_INET;
	addServer.sin_port = htons(666666);
	addServer.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("192.168.3.111");//因为存地址的这个变量存的是u_long类型,所以这里将字符串类型转化成u_long类型

	int addrlength = sizeof(addServer);
	int recv = 0;
	int send = 0;
	char recvData[1024] = "";
	char sendData[1024] = "";
	
	while (true) {
		//3.发送数据（发送数据的时候，会自动给这个应用程序分配IP地址和端口号）
		cin >> sendData;
		send = sendto(sock, sendData, sizeof(sendData), 0, (sockaddr*)&addServer, addrlength);
		if (send == SOCKET_ERROR) {
			cout << "send failed  " << WSAGetLastError() << endl;
			break;
		}
        
		//4.接收数据
		recv = recvfrom(sock, recvData, sizeof(recvData), 0, NULL, NULL);
		if (recv > 0) {
			cout << "IP:" << inet_ntoa(recvaddr.sin_addr) << "     "<< "SAY: " << recvData << endl;
		}
		else {//失败
			cout << "recv failed  " << WSAGetLastError() << endl;
			break;
		}
	}
	

	//5.关闭套接字
	closesocket(sock);
	//6.卸载库
	WSACleanup();
	return 0;
}

二.IP地址分类（以IPV4地址为例来说的）

1.IP地址的分类

1.A类

范围：1.0.0.0~127.255.255.255（1的二进制是0000 0001）

作用：大量主机，公网

公网的好处：无论在什么地方访问公网中的服务器，IP地址都不发生改变

2.B类

范围：128.0.0.0~191.255.255.255（128的二进制是1000 0000）

作用：国际大公司，政府

3.C类

范围：192.0.0.0~223.255.255.255（192的二进制是1100 0000）

作用：小公司，校园网，科研公司

4.D类

范围：240.0.0.0~239.255.255.255（224的二进制是1110 0000）

作用：组播

5.E类

范围：240.0.0.0~255.255.255.255（240的二进制是1111 0000）

作用：保留

2.私网

1.A类

0.0.0.0~0.255.255.255保留

127.0.0.0~127.255.255.255系统回环测试（localhost 127.0.0.1,填写此地址后，不管本地主机的IP地址怎么变都是发送给自己）

10.0.0.0~10.255.255.255政府预留

2.B类

172.16.0.0~172.31.255.255

3.C类

192.168.0.0~192.168.255.25

三.子网掩码

1.什么是子网

为了方便管理，把一个大的网络，分成小的网络就叫子网

2.什么是子网掩码

子网掩码又叫网络掩码，地址掩码，子网络遮罩，就是说把自网络遮起来了，不让外界窥探到

注意：我们在设置IP地址时，一定要设置子网掩码，否则无法设置IP地址

3.子网掩码是如何发挥作用的（举例子）

1.IPV4地址

192.168.3.100（十进制）

11000000.10101000.00000011.01100100（二进制）

2.默认子网掩码

255.255.255.0（十进制）

11111111.11111111.11111111.00000000（二进制）

注意：子网掩码的1和0都是连续的

3.IPV4地址与默认子网掩码进行按位与操作得到网络地址（对外的IP地址）

提示：不在当前设备的路由器下，就是外面

按位与得到的结果如下

192.168.3.0（十进制）

11000000.10101000.00000011.00000000（十进制）

这里的前三个十网络号，最后一个是主机号（此主机号被隐藏了，真正的主机号是100（十进制），01100100（二进制））

注意：1.网络地址中非零的是网络号，为零的是主机号

​ 2.如果网络地址相同说明在一个子网内

4.各类地址默认的子网掩码

1.A类

默认的子网掩码为

255.0.0.0（十进制）

11111111.00000000.00000000.00000000（二进制）

2.B类

默认的子网掩码为

255.255.0.0（十进制）

11111111.11111111.00000000.00000000（二进制）

2.C类

默认的子网掩码为

255.255.0.0（十进制）

11111111.11111111.11111111.00000000（二进制）

四.网关

1.什么是网关

网关又称网间连接器，协议转换器。网间连接器，就是连接两个子网之间的设备或软件，如下图

注意：网关都是具有路由功能的IP地址，就是说网关必须要有路由功能，默认的主机号都是0，这样才是网关。比如说网络A的网关IP地址就应该是192.18.1.0，网络B的网关地址就应该是192.18.2.0

五.广播地址

1.广播地址的功能

用于向网络中的所有的设备进行广播

2.广播地址的分类

1.直接广播地址

具有正常的网络号部分，而主机号部分全为1的IP地址称之为直接广播地址

发送直接广播地址数据，会将数据发送给指定的子网内的所有主机

2.有限广播地址

指的是32位全为1（即255.255.255.255）的IP地址，用于本网广播

发送有限广播地址数据，只能将数据发送给本网网络中的所有主机

3.使用广播地址传输数据

我们将上面客户端传输数据的方式从单播变为直接广播/间接广播，并且让客户端只能发送数据

1.直接广播

//创建一个sockaddr_in结构体的变量，并存一下服务端的地址信息（IP地址、端口号）
	sockaddr_in addServer;
	addServer.sin_family = AF_INET;
	addServer.sin_port = htons(666666);

	//将单播换成直接广播

	//单播
	//addServer.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("192.168.3.111");//将字符串类型转化成u_long类型

	//直接广播
	addServer.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("192.168.3.255");

2.有限广播

//创建一个sockaddr_in结构体的变量，并存一下服务端的地址信息（IP地址、端口号）
	sockaddr_in addServer;
	addServer.sin_family = AF_INET;
	addServer.sin_port = htons(666666);

	//将单播换成有限广播

	//单播
	//addServer.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("192.168.3.111");//将字符串类型转化成u_long类型

	//有线广播(注意使用有限广播是还需要申请一个有限g)
	addServer.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("255.255.255.255");

	//申请有限广播权限
	bool value = true;
	
	setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, (char*)&value, sizeof(value));

六.非默认子网掩码

1.非默认子网掩码与默认子网掩码的区别

非默认子网掩码一定比默认子网掩码长

2.非默认子网掩码是如何发挥作用的（举例子）

1.IPV4地址

192.168.3.100（十进制）

11000000.10101000.00000011.01100100（二进制）

2.非默认子网掩码

255.255.255.248（十进制）

11111111.11111111.11111111.11111000（二进制）

注意：非默认子网掩码的1和0也是连续的

3.IPV4地址与默认子网掩码进行按位与操作得到网络地址（对外的IP地址）

提示：不在当前设备的路由器下，就是外面

按位与得到的结果如下

192.168.3.96（十进制）

11000000.10101000.00000011.01100000（十进制）

这里的前三个十网络号，最后一个中的前5位是子网号，后三位是主机号（此主机号被隐藏了，真正的主机号是4）

注意：如果网络地址相同说明在一个子网内

七.子网划分的常见问题

1.选定的子网掩码将创建多少个子网

2 ^ x个，其中x是子网掩码借用的主机位数。如：192.168.10.32/28，其中这个28是网络号位数的意思。我们知道C类ip的默认子网掩码为：255.255.255.0，C类ip的网络号应该是24位，故其借用了主机位4位来充当网络位。这个ip的实际子网掩码是：255.255.255.240，将创建的子网个数就是2 ^ 4=16个

2.每个子网可包含多少台主机

2 ^ y个，其中y是没被借用的主机位的位数。-2是因为，主机位全为0的部分是这个子网的网关，全为1的部分是这个子网的广播地址

3.有哪些子网

算出子网的步长（增量）。一个例子是256-248=8，即子网掩码位248是，步长为8。从0开始不断增加，直到到达子网掩码值，中间的结果就是子网，即0、8、16、32

4.子网划分练习题

1、某主机IP地址是210.33.5.68，子网掩码是255.255.255.128。求它的网络地址？

IP地址和子网掩码进行按位与得到网络地址为210.33.5.68

2、某A类网络20.0.0.0的子网掩码为255.224.0.0，请确定可以划分的子网个数，写出每个子网的子网号。

1.子网个数：2^3个=8个（看占用了几位网络号就是2的几次方）

2.每个子网的子网号

（1）算出步长：256-224=32

（2）1> 20.0.0.0~20.31.255.255

​ 2> 20.32.0.0~20.63.255.255

​ 3> 20.64.0.0~20.95.255.255

​ 4> 20.96.0.0~20.127.255.255

​ 5> 20.128.0.0~20.159.255.255

​ 6> 20.160.0.0~20.191.255.255

​ 7> 20.192.0.0~20.223.255.255

​ 8> 20.224.0.0~20.225.255.255

3、给C类网络211.168.10.0划分5个子网，需要几位网络号，子网掩码是多少，每个子网可容纳多少台主机？

1.2^x>=5 x>=3（x是网络号的位数）,所以至少需要3位网络号

2.子网掩码为 255.255.255.224（11100000）

3.2^y-2台=30台主机（y是主机号位数）

4、ip地址10.100.12.238，子网掩码：255.255.248.0，可以划分多少个子网？每个子网有几个可用ip地址？写出每个子网的ip地址范围，其中网关和广播地址分别是多少？(写出前3个和后3个即可)

根据ip地址可以判断出它是A类子网，我们知道A类子网的默认子网掩码是255.0.0.0，通过题目中给出的子网掩码我们可以算出被占的主机位有13位，通过分析得出

1.可以划分出2 ^ 13个子网（13是被占的主机号的位数,这些被占的主机号就变为了网络号）

2.每个子网有2 ^11 -2个ip地址（11是没被占的主机号的位数）

3.要求地址范围，我们先求出步长为256-248=8，然后我们写出每个子网的ip地址范围,每个子网的起始ip地址就是网关，末尾ip地址就是广播地址

1> 10.0.0.0~10.0.7.255

2> 10.0.8.0~10.0.15.255

3> 10.0.16.0~10.0.23.255

…

…

n-2> 10.255.232.0~10.255.239.255

n-1> 10.255.240.0~10.255.247.255

n> 10.255.248.0~10.255.255.255