第四章 Linux網(wǎng)絡(luò)編程

4.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式

C/S結(jié)構(gòu)

簡介

服務(wù)器 - 客戶機(jī)，即 Client - Server（C/S）結(jié)構(gòu)。C/S 結(jié)構(gòu)通常采取兩層結(jié)構(gòu)。服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的管理，客戶機(jī)負(fù)責(zé)完成與用戶的交互任務(wù)。客戶機(jī)是因特網(wǎng)上訪問別人信息的機(jī)器，服務(wù)器則是提供信息供人訪問的計算機(jī)。

客戶機(jī)通過局域網(wǎng)與服務(wù)器相連，接受用戶的請求，并通過網(wǎng)絡(luò)向服務(wù)器提出請求，對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作。服務(wù)器接受客戶機(jī)的請求，將數(shù)據(jù)提交給客戶機(jī)，客戶機(jī)將數(shù)據(jù)進(jìn)行計算并將結(jié)果呈現(xiàn)給用戶。服務(wù)器還要提供完善安全保護(hù)及對數(shù)據(jù)完整性的處理等操作，并允許多個客戶機(jī)同時訪問服務(wù)器，這就對服務(wù)器的硬件處理數(shù)據(jù)能力提出了很高的要求。

在C/S結(jié)構(gòu)中，應(yīng)用程序分為兩部分：服務(wù)器部分和客戶機(jī)部分。服務(wù)器部分是多個用戶共享的信息與功能，執(zhí)行后臺服務(wù)，如控制共享數(shù)據(jù)庫的操作等；客戶機(jī)部分為用戶所專有，負(fù)責(zé)執(zhí)行前臺功能，在出錯提示、在線幫助等方面都有強(qiáng)大的功能，并且可以在子程序間自由切換。

優(yōu)點

1. 能充分發(fā)揮客戶端 PC 的處理能力，很多工作可以在客戶端處理后再提交給服務(wù)器，所以 C/S 結(jié)構(gòu)客戶端響應(yīng)速度快；
2. 操作界面漂亮、形式多樣，可以充分滿足客戶自身的個性化要求；
3. C/S 結(jié)構(gòu)的管理信息系統(tǒng)具有較強(qiáng)的事務(wù)處理能力，能實現(xiàn)復(fù)雜的業(yè)務(wù)流程；
4. 安全性較高，C/S 一般面向相對固定的用戶群，程序更加注重流程，它可以對權(quán)限進(jìn)行多層次校驗，提供了更安全的存取模式，對信息安全的控制能力很強(qiáng)，一般高度機(jī)密的信息系統(tǒng)采用 C/S 結(jié)構(gòu)適宜。

缺點

1. 客戶端需要安裝專用的客戶端軟件。首先涉及到安裝的工作量，其次任何一臺電腦出問題，如病毒、硬件損壞，都需要進(jìn)行安裝或維護(hù)。系統(tǒng)軟件升級時，每一臺客戶機(jī)需要重新安裝，其維護(hù)和升級成本非常高；
2. 對客戶端的操作系統(tǒng)一般也會有限制，不能夠跨平臺。

B/S結(jié)構(gòu)

簡介

B/S 結(jié)構(gòu)（Browser/Server，瀏覽器/服務(wù)器模式），是 WEB 興起后的一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式，WEB瀏覽器是客戶端最主要的應(yīng)用軟件。這種模式統(tǒng)一了客戶端，將系統(tǒng)功能實現(xiàn)的核心部分集中到服務(wù)器上，簡化了系統(tǒng)的開發(fā)、維護(hù)和使用。客戶機(jī)上只要安裝一個瀏覽器，如 Firefox 或 InternetExplorer，服務(wù)器安裝 SQL Server、Oracle、MySQL 等數(shù)據(jù)庫。瀏覽器通過 Web Server 同數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

優(yōu)點

B/S 架構(gòu)最大的優(yōu)點是總體擁有成本低、維護(hù)方便、 分布性強(qiáng)、開發(fā)簡單，可以不用安裝任何專門的軟件就能實現(xiàn)在任何地方進(jìn)行操作，客戶端零維護(hù)，系統(tǒng)的擴(kuò)展非常容易，只要有一臺能上網(wǎng)的電腦就能使用。

缺點

1. 通信開銷大、系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全性較難保障;
2. 個性特點明顯降低，無法實現(xiàn)具有個性化的功能要求；
3. 協(xié)議一般是固定的：http/https
4. 客戶端服務(wù)器端的交互是請求-響應(yīng)模式，通常動態(tài)刷新頁面，響應(yīng)速度明顯降低

4.2MAC地址、IP地址、端口（1）

MAC地址

網(wǎng)卡是一塊被設(shè)計用來允許計算機(jī)在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通訊的計算機(jī)硬件，又稱為網(wǎng)絡(luò)適配器或網(wǎng)絡(luò)接口卡NIC。其擁有 MAC 地址，屬于 OSI 模型的第 2 層，它使得用戶可以通過電纜或無線相互連接。每一個網(wǎng)卡都有一個被稱為 MAC 地址的獨一無二的 48 位串行號。網(wǎng)卡的主要功能：1.數(shù)據(jù)的封裝與解封裝、2.鏈路管理、3.數(shù)據(jù)編碼與譯碼。

MAC 地址（Media Access Control Address），直譯為媒體存取控制位址，也稱為局域網(wǎng)地址、以太網(wǎng)地址、物理地址或硬件地址，它是一個用來確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備位置的位址，由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商生產(chǎn)時燒錄在網(wǎng)卡中。在 OSI 模型中，第三層網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé) IP 地址，第二層數(shù)據(jù)鏈路層則負(fù)責(zé) MAC位址 。MAC 地址用于在網(wǎng)絡(luò)中唯一標(biāo)識一個網(wǎng)卡，一臺設(shè)備若有一或多個網(wǎng)卡，則每個網(wǎng)卡都需要并會有一個唯一的 MAC 地址。

MAC 地址的長度為 48 位（6個字節(jié)），通常表示為 12 個 16 進(jìn)制數(shù)，如：00-16-EA-AE-3C-40 就是一個MAC 地址，其中前 3 個字節(jié)，16 進(jìn)制數(shù) 00-16-EA 代表網(wǎng)絡(luò)硬件制造商的編號，它由IEEE（電氣與電子工程師協(xié)會）分配，而后 3 個字節(jié)，16進(jìn)制數(shù) AE-3C-40 代表該制造商所制造的某個網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品（如網(wǎng)卡）的系列號。只要不更改自己的 MAC 地址，MAC 地址在世界是唯一的。形象地說，MAC 地址就如同身份證上的身份證號碼，具有唯一性。

IP地址

IP 協(xié)議是為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相互連接進(jìn)行通信而設(shè)計的協(xié)議。在因特網(wǎng)中，它是能使連接到網(wǎng)上的所有計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)相互通信的一套規(guī)則，規(guī)定了計算機(jī)在因特網(wǎng)上進(jìn)行通信時應(yīng)當(dāng)遵守的規(guī)則。任何廠家生產(chǎn)的計算機(jī)系統(tǒng)，只要遵守 IP 協(xié)議就可以與因特網(wǎng)互連互通。各個廠家生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和設(shè)備，如以太網(wǎng)、分組交換網(wǎng)等，它們相互之間不能互通，不能互通的主要原因是因為它們所傳送數(shù)據(jù)的基本單元（技術(shù)上稱之為“幀”）的格式不同。IP 協(xié)議實際上是一套由軟件程序組成的協(xié)議軟件，它把各種不同“幀”統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成“IP 數(shù)據(jù)報”格式，這種轉(zhuǎn)換是因特網(wǎng)的一個最重要的特點，使所有各種計算機(jī)都能在因特網(wǎng)上實現(xiàn)互通，即具有“開放性”的特點。正是因為有了 IP 協(xié)議，因特網(wǎng)才得以迅速發(fā)展成為世界上最大的、開放的計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)。因此，IP 協(xié)議也可以叫做“因特網(wǎng)協(xié)議”。

IP 地址（Internet Protocol Address）是指互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議地址，又譯為網(wǎng)際協(xié)議地址。IP 地址是 IP協(xié)議提供的一種統(tǒng)一的地址格式，它為互聯(lián)網(wǎng)上的每一個網(wǎng)絡(luò)和每一臺主機(jī)分配一個邏輯地址，以此來屏蔽物理地址的差異。

IP 地址是一個 32 位的二進(jìn)制數(shù)，通常被分割為 4 個“ 8 位二進(jìn)制數(shù)”（也就是 4 個字節(jié)）。IP 地址通常用“點分十進(jìn)制”表示成（a.b.c.d）的形式，其中，a,b,c,d都是 0~255 之間的十進(jìn)制整數(shù)。
例：點分十進(jìn)IP地址（100.4.5.6），實際上是 32 位二進(jìn)制數(shù)
（01100100.00000100.00000101.00000110）。

IP地址編址方式

最初設(shè)計互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)時，為了便于尋址以及層次化構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)，每個 IP 地址包括兩個標(biāo)識碼（ID），即網(wǎng)絡(luò)ID 和主機(jī) ID。同一個物理網(wǎng)絡(luò)上的所有主機(jī)都使用同一個網(wǎng)絡(luò) ID，網(wǎng)絡(luò)上的一個主機(jī)（包括網(wǎng)絡(luò)上工作站，服務(wù)器和路由器等）有一個主機(jī) ID 與其對應(yīng)。Internet 委員會定義了 5 種 IP 地址類型以適合不同容量的網(wǎng)絡(luò)，即 A 類~ E 類。
其中 A、B、C 3類（如下表格）由 InternetNIC 在全球范圍內(nèi)統(tǒng)一分配，D、E 類為特殊地址。

私有IP地址一般不會使用，.255一般用于廣播。

A類IP地址

一個 A 類 IP 地址是指， 在 IP 地址的四段號碼中，第一段號碼為網(wǎng)絡(luò)號碼，剩下的三段號碼為本地計算機(jī)的號碼。如果用二進(jìn)制表示 IP 地址的話，A 類 IP 地址就由 1 字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址和 3 字節(jié)主機(jī)地址組成，網(wǎng)絡(luò)地址的最高位必須是“0”。A 類 IP 地址中網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)識長度為 8 位，主機(jī)標(biāo)識的長度為 24 位，A類網(wǎng)絡(luò)地址數(shù)量較少，有 126 個網(wǎng)絡(luò)，每個網(wǎng)絡(luò)可以容納主機(jī)數(shù)達(dá) 1600 多萬臺。
A 類 IP 地址 地址范圍 1.0.0.1 - 126.255.255.254（二進(jìn)制表示為：00000001 00000000 00000000
00000001 - 01111111 11111111 11111111 11111110）。最后一個是廣播地址。
A 類 IP 地址的子網(wǎng)掩碼為 255.0.0.0，每個網(wǎng)絡(luò)支持的最大主機(jī)數(shù)為 256 的 3 次方 - 2 = 16777214 臺。

B類IP地址

一個 B 類 IP 地址是指，在 IP 地址的四段號碼中，前兩段號碼為網(wǎng)絡(luò)號碼。如果用二進(jìn)制表示 IP 地址的話，B 類 IP 地址就由 2 字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址和 2 字節(jié)主機(jī)地址組成，網(wǎng)絡(luò)地址的最高位必須是“10”。B 類 IP地址中網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)識長度為 16 位，主機(jī)標(biāo)識的長度為 16 位，B 類網(wǎng)絡(luò)地址適用于中等規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，有16384 個網(wǎng)絡(luò),每個網(wǎng)絡(luò)所能容納的計算機(jī)數(shù)為 6 萬多臺。
B 類 IP 地址地址范圍 128.0.0.1 - 191.255.255.254 （二進(jìn)制表示為：10000000 00000000 00000000
00000001 - 10111111 11111111 11111111 11111110）。 最后一個是廣播地址。
B 類 IP 地址的子網(wǎng)掩碼為 255.255.0.0，每個網(wǎng)絡(luò)支持的最大主機(jī)數(shù)為 256 的 2 次方 - 2 = 65534 臺。

C類IP地址

一個 C 類 IP 地址是指，在 IP 地址的四段號碼中，前三段號碼為網(wǎng)絡(luò)號碼，剩下的一段號碼為本地計算機(jī)的號碼。如果用二進(jìn)制表示 IP 地址的話，C 類 IP 地址就由 3 字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址和 1 字節(jié)主機(jī)地址組成，網(wǎng)絡(luò)地址的最高位必須是“110”。C 類 IP 地址中網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)識長度為 24 位，主機(jī)標(biāo)識的長度為 8 位，C 類網(wǎng)絡(luò)地址數(shù)量較 多，有 209 萬余個網(wǎng)絡(luò)。適用于小規(guī)模的局域網(wǎng)絡(luò)，每個網(wǎng)絡(luò)最多只能包含254臺計算機(jī)。
C 類 IP 地址范圍 192.0.0.1-223.255.255.254 （二進(jìn)制表示為: 11000000 00000000 00000000
00000001 - 11011111 11111111 11111111 11111110）。
C類IP地址的子網(wǎng)掩碼為 255.255.255.0，每個網(wǎng)絡(luò)支持的最大主機(jī)數(shù)為 256 - 2 = 254 臺。

D類IP地址

D 類 IP 地址在歷史上被叫做多播地址（multicast address），即組播地址。在以太網(wǎng)中，多播地址命
名了一組應(yīng)該在這個網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用接收到一個分組的站點。多播地址的最高位必須是 “1110”，范圍從
224.0.0.0 - 239.255.255.255。

特殊的網(wǎng)址

每一個字節(jié)都為 0 的地址（ “0.0.0.0” ）對應(yīng)于當(dāng)前主機(jī)；
IP 地址中的每一個字節(jié)都為 1 的 IP 地址（ “255.255.255.255” ）是當(dāng)前子網(wǎng)的廣播地址；
IP 地址中凡是以 “11110” 開頭的 E 類 IP 地址都保留用于將來和實驗使用。
IP地址中不能以十進(jìn)制 “127” 作為開頭，該類地址中數(shù)字 127.0.0.1 到 127.255.255.255 用于回路測
試，如：127.0.0.1可以代表本機(jī)IP地址。

子網(wǎng)掩碼

子網(wǎng)掩碼（subnet mask）又叫網(wǎng)絡(luò)掩碼、地址掩碼、子網(wǎng)絡(luò)遮罩，它是一種用來指明一個 IP 地
址的哪些位標(biāo)識的是主機(jī)所在的子網(wǎng)，以及哪些位標(biāo)識的是主機(jī)的位掩碼。子網(wǎng)掩碼不能單獨存
在，它必須結(jié)合 IP 地址一起使用。子網(wǎng)掩碼只有一個作用，就是將某個 IP 地址劃分成網(wǎng)絡(luò)地址和
主機(jī)地址兩部分。
子網(wǎng)掩碼是一個 32 位地址，用于屏蔽 IP 地址的一部分以區(qū)別網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識和主機(jī)標(biāo)識，并說明該 IP
地址是在局域網(wǎng)上，還是在廣域網(wǎng)上。

ip地址與子網(wǎng)掩碼進(jìn)行與操作，獲得網(wǎng)絡(luò)地址。將子網(wǎng)掩碼取反，再與ip地址與操作，獲得主機(jī)地址。
子網(wǎng)掩碼是在 IPv4 地址資源緊缺的背景下為了解決 lP 地址分配而產(chǎn)生的虛擬 lP 技術(shù)，通過子網(wǎng)掩碼將
A、B、C 三類地址劃分為若干子網(wǎng)，從而顯著提高了 IP 地址的分配效率，有效解決了 IP 地址資源緊張
的局面。另一方面，在企業(yè)內(nèi)網(wǎng)中為了更好地管理網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)管人員也利用子網(wǎng)掩碼的作用，人為地將一
個較大的企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)劃分為更多個小規(guī)模的子網(wǎng)，再利用三層交換機(jī)的路由功能實現(xiàn)子網(wǎng)互聯(lián)，從而
有效解決了網(wǎng)絡(luò)廣播風(fēng)暴和網(wǎng)絡(luò)病毒等諸多網(wǎng)絡(luò)管理方面的問題。

在大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)教科書中，一般都將子網(wǎng)掩碼的作用描述為通過邏輯運(yùn)算，將 IP 地址劃分為網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識
(Net.ID) 和主機(jī)標(biāo)識(Host.ID)，只有網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識相同的兩臺主機(jī)在無路由的情況下才能相互通信。

根據(jù) RFC950 定義，子網(wǎng)掩碼是一個 32 位的 2 進(jìn)制數(shù)， 其對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)地址的所有位都置為 1，對應(yīng)于主
機(jī)地址的所有位置都為 0。子網(wǎng)掩碼告知路由器，地址的哪一部分是網(wǎng)絡(luò)地址，哪一部分是主機(jī)地址，
使路由器正確判斷任意 IP 地址是否是本網(wǎng)段的，從而正確地進(jìn)行路由。網(wǎng)絡(luò)上，數(shù)據(jù)從一個地方傳到另
外一個地方，是依靠 IP 尋址。從邏輯上來講，是兩步的。第一步，從 IP 中找到所屬的網(wǎng)絡(luò)，好比是去
找這個人是哪個小區(qū)的；第二步，再從 IP 中找到主機(jī)在這個網(wǎng)絡(luò)中的位置，好比是在小區(qū)里面找到這個
人。
子網(wǎng)掩碼的設(shè)定必須遵循一定的規(guī)則。與二進(jìn)制 IP 地址相同，子網(wǎng)掩碼由 1 和 0 組成，且 1 和 0 分別
連續(xù)。子網(wǎng)掩碼的長度也是 32 位，左邊是網(wǎng)絡(luò)位，用二進(jìn)制數(shù)字 “1” 表示，1 的數(shù)目等于網(wǎng)絡(luò)位的長
度；右邊是主機(jī)位，用二進(jìn)制數(shù)字 “0” 表示，0 的數(shù)目等于主機(jī)位的長度。這樣做的目的是為了讓掩碼
與 IP 地址做按位與運(yùn)算時用 0 遮住原主機(jī)數(shù)，而不改變原網(wǎng)絡(luò)段數(shù)字，而且很容易通過 0 的位數(shù)確定子
網(wǎng)的主機(jī)數(shù)（ 2 的主機(jī)位數(shù)次方 - 2，因為主機(jī)號全為 1 時表示該網(wǎng)絡(luò)廣播地址，全為 0 時表示該網(wǎng)絡(luò)
的網(wǎng)絡(luò)號，這是兩個特殊地址）。通過子網(wǎng)掩碼，才能表明一臺主機(jī)所在的子網(wǎng)與其他子網(wǎng)的關(guān)系，使
網(wǎng)絡(luò)正常工作。

端口

簡介

“端口” 是英文 port 的意譯，可以認(rèn)為是設(shè)備與外界通訊交流的出口。端口可分為虛擬端口和物理端口，其中虛擬端口指計算機(jī)內(nèi)部或交換機(jī)路由器內(nèi)的端口，不可見，是特指TCP/IP協(xié)議中的端口，是邏輯意義上的端口。例如計算機(jī)中的 80 端口、21 端口、23 端口等。物理端口又稱為接口，是可見端口，計算機(jī)背板的RJ45 網(wǎng)口，交換機(jī)路由器集線器等 RJ45 端口。電話使用 RJ11 插口也屬于物理端口的范疇。如果把 IP 地址比作一間房子，端口就是出入這間房子的門。真正的房子只有幾個門，但是一個 IP地址的端口可以有 65536（即：2^16）個之多！端口是通過端口號來標(biāo)記的，端口號只有整數(shù)，
范圍是從 0 到65535（2^16-1）。
不能用進(jìn)程號進(jìn)行標(biāo)識，因為每次的進(jìn)程號都是隨機(jī)分配的。

端口類型

1.周知端口（Well Known Ports）

周知端口是眾所周知的端口號，也叫知名端口、公認(rèn)端口或者常用端口，范圍從 0 到 1023，它們緊密綁定于一些特定的服務(wù)。例如 80 端口分配給 WWW 服務(wù)，21 端口分配給 FTP 服務(wù)，23 端口分配給Telnet服務(wù)等等。我們在 IE 的地址欄里輸入一個網(wǎng)址的時候是不必指定端口號的，因為在默認(rèn)情況下WWW 服務(wù)的端口是 “80”。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)是可以使用其他端口號的，如果不是默認(rèn)的端口號則應(yīng)該在地址欄
上指定端口號，方法是在地址后面加上冒號“:”（半角），再加上端口號。比如使用 “8080” 作為 WWW服務(wù)的端口，則需要在地址欄里輸入“網(wǎng)址:8080”。但是有些系統(tǒng)協(xié)議使用固定的端口號，它是不能被改變的，比如 139 端口專門用于 NetBIOS 與 TCP/IP 之間的通信，不能手動改變。

2.注冊端口（Registered Ports）

端口號從 1024 到 49151，它們松散地綁定于一些服務(wù)，分配給用戶進(jìn)程或應(yīng)用程序，這些進(jìn)程主要是用戶選擇安裝的一些應(yīng)用程序，而不是已經(jīng)分配好了公認(rèn)端口的常用程序。這些端口在沒有被服務(wù)器資源占用的時候，可以用用戶端動態(tài)選用為源端口。

3.動態(tài)端口 / 私有端口（Dynamic Ports / Private Ports）

動態(tài)端口的范圍是從 49152 到 65535。之所以稱為動態(tài)端口，是因為它一般不固定分配某種服務(wù)，而是動態(tài)分配。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-482057.html

到了這里，關(guān)于第四章 Linux網(wǎng)絡(luò)編程 4.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式 4.2MAC地址、IP地址、端口的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！