Linux——网络基础（1）

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前言

一、文件传输协议

应用层

传输层

网络层

数据链路层

数据接收与解封装

主机与网卡

数据传输过程示意

二、IP和MAC地址

定义与性质

地址格式

分配方式

作用范围

可见性与可获取性

生活例子

定义

用途

特点

联系

四、TCP和UDP协议

连接特性

数据可靠性

传输效率与应用场景

数据格式

五、网络字节序

定义

与主机字节序对比

作用

应用场景

 六、socket编程接口

基本概念

常用函数

应用场景

总结

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前言

linux——网络基础-优快云博客

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一、文件传输协议

这张图展示了 FTP（文件传输协议）通信过程中各层协议的交互逻辑，涉及应用层、传输层、网络层和数据链路层，以下是详细通信逻辑和过程：

应用层

• FTP 客户发起请求：FTP 客户有文件传输需求，依据 FTP 协议向 FTP 服务器发送请求，比如请求下载或上传文件。此时，FTP 客户生成 FTP 协议数据单元（PDU），包含具体的操作指令（如读取文件列表、下载文件等）。

传输层

• TCP 封装：FTP 客户的请求数据到达传输层后，TCP 协议对其进行封装。TCP 为 FTP 提供可靠的传输服务，会给数据添加 TCP 首部，其中包含源端口号、目的端口号、序号、确认号等信息，用于建立连接、确保数据按序到达和流量控制等。封装后的 TCP 数据段会传递给网络层。

网络层

• IP 寻址与封装：网络层的 IP 协议接收 TCP 数据段后，添加 IP 首部，形成 IP 数据报。IP 首部包含源 IP 地址（srcip）和目的 IP 地址（dstip），这些地址用于在不同网络间进行路由寻址。
• 路由器转发：IP 数据报被发送到路由器。路由器查看目的 IP 地址，依据路由表决定转发路径。在这个过程中，路由器工作在 IP 层，它屏蔽了底层网络（如以太网和令牌环网）的差异，实现不同网络间的互联。

数据链路层

• 以太网环境：在以太网一侧，IP 数据报到达以太网驱动程序后，以太网协议会给其添加以太网首部，包含源 MAC 地址（mac C ，假设为客户端 MAC 地址）和目的 MAC 地址（mac R ，假设为路由器 MAC 地址），形成以太网帧，然后在以太网中传输。
• 令牌环网环境：若数据要传输到令牌环网，在路由器处，数据会从以太网协议转换为令牌环协议。令牌环驱动程序会添加令牌环首部，包含相应的源和目的 MAC 地址等信息，封装成令牌环帧在令牌环网中传输。

数据接收与解封装

• 服务器端数据链路层：在 FTP 服务器端，数据链路层先接收以太网帧或令牌环帧，去除相应的数据链路层首部，将数据交给网络层。
• 服务器端网络层：网络层去除 IP 首部，将数据交给传输层。
• 服务器端传输层：传输层去除 TCP 首部，将原始的 FTP 请求数据交给应用层的 FTP 服务器。FTP 服务器处理请求，然后按照上述相反的过程，将响应数据依次经过各层协议的封装，再传输回 FTP 客户，完成整个通信过程。

 

这是一张网络通信基本脉络示意图，展示了网络通信中数据在不同层次的传输过程，以及主机、网卡等设备在其中的作用。以下是详细介绍：

主机与网卡

图中有两台主机（标注为 A 和 B），每台主机都具备上述四层网络结构。主机通过网卡（网络接口卡）与网络连接，网卡是主机与网络进行数据交互的硬件设备，在数据链路层工作，负责将主机的数据转换为适合网络传输的格式，并进行数据的发送和接收。

数据传输过程示意

图中通过线条连接各层和网卡，示意了数据在网络通信中的传输过程：

• 发送端：数据从主机 A 的应用层产生，依次经过传输层、网络层、数据链路层的封装处理，最后通过网卡发送到网络中。
• 传输途中：数据在网络中传输，可能会经过多个中间设备（图中未详细展示，但一般包括路由器等），这些设备在网络层对数据进行转发等处理。
• 接收端：数据到达主机 B 的网卡后，再依次经过数据链路层、网络层、传输层的解封装处理，最终传递到应用层，被用户接收和使用。

整体来看，这张图以简洁的方式展示了网络通信的基本架构和数据传输流程，有助于理解网络中各层次和设备的协同工作机制。

二、IP和MAC地址

IP（Internet Protocol）地址和 MAC（Media Access Control）地址是计算机网络中用于标识设备的两种重要地址，它们在定义、位置、分配方式、作用等方面存在诸多区别，以下是具体介绍：

定义与性质

• IP 地址：是一种逻辑地址，用于在网络层标识设备在网络中的位置，基于 TCP/IP 协议族，主要用于在不同网络之间进行数据路由和通信。它类似于现实生活中的街道地址，用于在互联网这个庞大的 “数字城市” 中定位和区分不同的设备，使数据能够准确地从源设备传输到目标设备。
• MAC 地址：是一种物理地址，也称为硬件地址，它是固化在网络设备（如网卡）中的唯一标识符，用于在数据链路层标识设备。可以将其类比为设备的 “身份证号码”，具有全球唯一性，无论设备连接到哪个网络，其 MAC 地址通常是不变的。

地址格式

• IP 地址：目前常用的 IP 地址有 IPv4 和 IPv6 两种版本。IPv4 地址是由 32 位二进制数组成，通常以点分十进制的形式表示，如 192.168.1.1。IPv6 地址则是 128 位二进制数，采用冒号十六进制表示法，例如 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。
• MAC 地址：MAC 地址通常由 6 个字节&#