网络程序设计复习整理

1. OSI/RM(七层)结构

应用层

表示层

会话层

传输层

网络层

数据链路层

物理层

2.各层网络编程的关键技术

应用层:网站系统设计、C/S系统设计

C/S结构,即Client/Server(客户机/服务器)结构,是大家熟知的软件系统体系结构,通过将任务合理分配到Client端和Server端,降低了系统的通讯开销,可以充分利用两端硬件环境的优势。早期的软件系统多以此作为首选设计标准。

B/S结构,即Browser/Server(浏览器/服务器)结构,是随着Internet技术的兴起,对C/S结构的一种变化或者改进的结构。在这种结构下,用户界面完全通过WWW浏览器实现,一部分事务逻辑在前端实现,但是主要事务逻辑在服务器端实现,形成所谓3-tier结构。B/S结构,主要是利用了不断成熟的WWW浏览器技术,结合浏览器的多种Script语言(VBScript、JavaScript…)和ActiveX技术,用通用浏览器就实现了原来需要复杂专用软件才能实现的强大功能,并节约了开发成本,是一种全新的软件系统构造技术。

表示层:不同的机器有不同的存储方式:字符串(ASCII、unicode)整型(反码、补码)、编码转换

TCP/IP:socket

数据链路层编码:设备级别

性能考虑:并发服务

3.课程设计1——局域网FTP、web服务扫描

功能:检测哪些设备运行了FTP服务、获取FTP文件列表

性能要求:速度快、可读、无乱码

问题提取:

如何扫描局域网里的主机?扫描器的部署位置、检测活跃主机

如何检测主机的FTP服务?

如何获取文件列表?编码转换

如何速度快?并行

系统工作流程图、模块设计

4.FTP的介绍

C/S结构

端口号:【默认】数据端口【20】负责传输文件;控制端口【21】负责传输控制信息

               【非默认】控制端口号由外界配置,数据端口号减1

两种工作模式:主动模式和被动模式【原理、流程】

FTP是一个命令-响应协议

FTP常用命令:USER 用户名字,用于访问控制    PASS 密码    PWD 显示工作目录    CWD 改变工作目录    CDUP 到上级目录    QUIT 退出    PORT 主机地址和数据端口    PASV 消极连接,通知服务器客户端在消极模式下工作,向服务器询问数据端口号。    TYPE 数据类型    NOOP 请求服务器发送一个positive回答

FTP response:服务器为每个来自客户端的命令产生一个响应

响应的格式 3 digit code, text,

其中:3位十进制数字:客户端程序处理;text:客户阅读;crlf:回车换行。

5.课程设计2:网络拓扑测试

Tracert、Trace命令

关键:部署测试位置    解析命令结果    转换文本信息到网络结构信息    结果分析、合并    绘制网络拓扑

跟踪路由:tracert / trace 命令

命令格式

-d 指定不将地址解析为计算机名(显示为IP地址).

-h maximum_hops 指定搜索目标的最大跃点数.

-j host-list 与主机列表一起的松散源路由(仅适用于IPv4),指定沿host-list的稀疏源路由列表序进行转发。host-list是以空格隔开的多个路由器IP地址,最多9个。

-w timeout 等待每个回复的超时时间(以毫秒为单位).

-4 强制使用 IPv4 -6 强制使用 IPv6.    target_name 目标计算机的名称.

6.纲要 

scoket:C/S模式、socket函数、socket调用流程

编码

并发服务

7.C/S模式

客户端请求 - 服务器响应

典型:单服务器 - 多客户端

服务器不知道客户端是否存在;客户端总知道服务器的网络位置


客户端如何找到服务器?通过IP地址找到特定的主机 通过端口号确定特定进程,这些特定的进程对应特定的服务

【待补充】

8. 传输层协议

UDP

TCP

9. 套接字——socket

10. bind()系统调用的主要用处

listen

connect

accept

send

recv

read write

close

11.socket调用流程

12.编码

表示层关注所有信息的语法和语义

不同机器有不同的编码来表示

定义抽象的数据结构:让不同表示法的计算机之间使用这种抽象的数据结构来互通

13.radix-64 conversion

base64、将二进制字节流转换成ASCII编码、多用于邮件和互联网(很多邮件系统只支持ASCII码)

14.字长

对CPU在单位时间内(同一时间)能一次处理的二进制数的位数

15. 主机序

指整数在内存中保存的顺序。little endian 将低位字节存储在内存的低地址端,高位字节存储在内存的高地址端;big endian 将高序字节存储在内存的低地址端

16.网络序

网络字节序是TCP/IP中规定好的一种数据表示格式,与具体的CPU类型、操作系统等无关,采用big endian的排序方式

网络序和主机序:在网络的程序开发时,或是跨平台开发时,也应该注意保证之用一种字节序,不然两方的解释不一样就会产生bug

17.四个转换函数

htons 把unsigned short类型从主机序转换到网络序

htonl 把unsigned long类型从主机序转换到网络序

ntohs 把unsigned short类型从网络序转换到主机序

ntohl 把unsigned long类型从网络序转换到主机序

h ——host 主机 ;n—— net 网络;l——long 长整形;s ——short 短整形 ;

18. 并发服务:网路程序中,数据通讯的时间比CPU运行时间长,因此服务器需要同时向多个客户提供服务,这样可以有效的利用CPU

19.进程 定义了一个计算的基本单元,是操作系统中单独执行流的单位,可以认为是一个程序的一次运行,进程拥有独立的地址空间、执行堆栈、文件描述符等。进程之间互不影响,一个进程的崩溃不会造成其他进程的崩溃。当进程间共享一资源时,需注意两个问题:同步问题和通信问题。

多进程通信模型的缺点:创建、切换开销较大,数据交换较为复杂

20. 线程是进程的基本单位,是进程内独立执行实体和调度单元。一个进程内的所有线程共享相同的内存空间、全局变量等信息

线程模型的优点:创建、切换开销较小,数据交换简单(共享数据空间)

21. 多路复用服务器

多线程、多进程服务器的缺点,为了构建并发服务器,只要有客户端连接请求,就会创建新的进程、线程,创建时需要消耗一定的代价(内存空间、cpu时间等),多路复用服务器可以不创建多线程、进程就向多个用户提供服务

基于IO复用——仅使用一个进程、线程===这不就是分时复用嘛..

客户端和服务器端程序通过文件描述符(socket函数创建)来完成数据发送和接收

基于socket的通讯(以TCP服务器为例):TCP服务器通过accept函数,为每个请求链接的新客户创建一个文件描述符

如何让该服务器同时处理多个文件描述符,即同时服务多个客户,同时对这些客户发送和接收消息?文件描述符、记录多个文件描述符的数据结构fd set、监视文件描述符的函数select

文件描述符:操作系统内核利用文件描述符来访问文件。文件描述符是非负整数。打开现存文件或者新建文件时,内核会返回一个文件描述符。读写文件也需要使用文件描述符来指定待读写的文件。它是一个索引值,指向内核为每一个进程所维护的该进程打开文件的记录表。

通常使用fd set来记录多个文件描述符,linux环境下是位数组

select函数:使用select函数可以集中监测多个文件描述符,是否存在套接字接收数据、是否有套接字发送数据、哪些套接字发生了异常

select函数的使用方法和一般函数区别较大

select函数调用过程

步骤1 设置文件描述符、指定监控范围、设置超时

步骤2 调用select函数

步骤3 查看调用结果

设置文件描述符:将需要监视的文件描述符集中在一起,按照“接收、发送、异常”分类。使用fd set数组来设置文件描述符,若某位为1,表示对应文件描述符是被监视的对象,置位操作通过FDset函数完成

指定监控范围和监视对象:通过maxfds指定监视范围,通过设置select函数的三个参数readfds、writefds、exceptfds来指定监视对象

设置超时时间:select函数只有在被监视的文件描述符发生变化是才返回,如果没有发生变化则进入阻塞状态。指定参数timeout后,即使没有发生变化,只要过了指定时间,也可以从select函数中返回,此时返回0。如果不想设置超时,那么传递null。

22. 最后需要记忆编程实例

人生苦短,我用python

23. 后记,这篇文章思考不多,只是结构化的ppt知识点,唯有一个原则,用输出来标记自己的输入。

当我写下,我便记住,愿明日顺利。


谨以此文致敬学生生涯最后一门考试。

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