Golang网络编程

发表于 2年以前  | 总阅读数:487 次

网络编程

  1. TCP socket 编程,是网络编程的主流。之所以叫 Tcp socket 编程,是因为底层是基于 Tcp/ip 协议的.
  2. b/s 结构的 http 编程,我们使用浏览器去访问服务器时,使用的就是 http 协议,而 http 底层依旧是用 tcp socket 实现的。

协议(tcp/ip)

TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)的简写,中文译名为传输控制协议/因特网互联协议,又叫网络通讯协议,这个协议是 Internet 最基本的协议、Internet 国际互联网络的基础,简单地说,就是由网络层的 IP 协议和传输层的 TCP 协议组成的。

OSI参考模型 (理论)

  • 应用层:OSI参考模型中最靠近用户的一层,是为计算机用户提供应用接口,也为用户直接提供各种网络服务。我们常见应用层的网络服务协议有:HTTP,HTTPS,FTP,POP3、SMTP等。

  • 表示层:表示层提供各种用于应用层数据的编码和转换功能,确保一个系统的应用层发送的数据能被另一个系统的应用层识别。如果必要,该层可提供一种标准表示形式,用于将计算机内部的多种数据格式转换成通信中采用的标准表示形式。数据压缩和加密也是表示层可提供的转换功能之一。

  • 会话层:会话层就是负责建立、管理和终止表示层实体之间的通信会话。该层的通信由不同设备中的应用程序之间的服务请求和响应组成。

  • 传输层:传输层建立了主机端到端的链接,传输层的作用是为上层协议提供端到端的可靠和透明的数据传输服务,包括处理差错控制和流量控制等问题。该层向高层屏蔽了下层数据通信的细节,使高层用户看到的只是在两个传输实体间的一条主机到主机的、可由用户控制和设定的、可靠的数据通路。我们通常说的,TCP UDP就是在这一层。端口号既是这里的“端”。

  • 网络层:本层通过IP寻址来建立两个节点之间的连接,为源端的运输层送来的分组,选择合适的路由和交换节点,正确无误地按照地址传送给目的端的运输层。就是通常说的IP层。这一层就是我们经常说的IP协议层。IP协议是Internet的基础。

  • 数据链路层:将比特组合成字节,再将字节组合成帧,使用链路层地址 (以太网使用MAC地址)来访问介质,并进行差错检测.

    数据链路层又分为2个子层:逻辑链路控制子层(LLC)和媒体访问控制子层(MAC)。 MAC子层处理CSMA/CD算法、数据出错校验、成帧等;LLC子层定义了一些字段使上次协议能共享数据链路层。在实际使用中,LLC子层并非必需的。

    mac地址固化在网卡的ROM中,48位,16进制,前24位是厂家代码,后24位是序列号。 windows查看本机mac地址,ipconfig /all,物理地址即本机mac地址:F4-8C-50-31-80-99,一个十六进制位是4个二进制位。

  • 物理层:实际最终信号的传输是通过物理层实现的。通过物理介质传输比特流。规定了电平、速度和电缆针脚。常用设备有(各种物理设备)集线器、中继器、调制解调器、网线、双绞线、同轴电缆。这些都是物理层的传输介质。

TCP/IP模型 (现实)

  • TCP/IP五层协议和OSI的七层协议对应关系
  • 在每一层都工作着不同的设备
  1. 物理层设备,屏蔽双绞线,非屏蔽双绞线,集线器,转换器,中继器。转换器和调解制调器都是用来数/模转换的。中继器是用来放大传输信号的。集线器是将多台计算机连接在一起构成局域网。连接在集线器上的任何一个设备发送数据时,其它所有设备必须等待,因为集线器内部使用的是总线型的网络结构;集线器内部没有操作系统,没有mac地址缓存,所以它不能判断数据包的目的地,故它以广播的方式把数据包发送到每个设备,接收方再根据数据包内的mac信息判断是不是发给自己的,不是丢掉;随着交换机价格的降低,集线器不再常见。
  2. 数据链路层设备,交换机,网桥,网卡。网桥已不多见,网桥是端口少的交换机,交换机是端口多的网桥。交换机,差错校验,出错的帧不会被转发。交换机给某个端口发送数据,第一次发送的是广播,因为它有操作系统,有学习能力,所以第一次后会把这个端口的mac地址缓存起来,这样再次发往这个设备的时候,就不发送广播了。
  3. 网络层设备,路由器。路由器本身有三层结构,物理层,数据链路层,网络层。
  4. 防火墙工作在网络层和传输层,它根据管理员设定的网络策略进行网络访问控制。防火墙有硬件的,软件的;硬件的价格昂贵。

交换机不识别IP,交换机只能通过mac地址通信,仅能在局域网内通信,一旦跨了网段就不能通过交换机通信了。

跨网段要通过路由器通信。

网关,整个局域网的出口。局域网内处理不了的数据包都交给网关处理。如果和外网通信,源mac是发送方的mac,目标mac是局域网的网关。如果是内网通信外网,因为内网IP不能访问外网,当数据包发送到网关的时候,网关会把自己的公网IP包裹在内网IP的外面,叫NAT网络地址转换。如果是公网通信外网,就不会有NAT网络地址转换。再经过多个路由,IP不再改变。

在网络中传输数据时,源mac一直在变,只要经过一层路由就会改变。

  • 在每一层实现的协议也各不同,即每一层的服务也不同.

域名解析系统DNS既使用了UDP、也使用了TCP。DNS服务器有主从服务器,它们之间同步数据时使用TCP;我们在浏览器输入域名时,需要解析为IP地址,这时使用的是UDP。

局域网内A用户连接B用户,是通过IP来连接的;但交换机不识别IP,不过交换机里有该局域网中所有计算机的mac和ip的对应表格。arp协议就是在局域网中通信时把内网ip转换为mac地址的协议。

在局域网内,windows 在命令行输入 arp -a,可以查看局域网中mac和ip的对应关系。

数据链路层非常模糊,很难划分到底属于哪一层。

  • 数据封装过程
模型层级 数据结构
应用层 上层数据
传输层 tcp头部 上层数据
网络层 ip头部 tcp头部 上层数据
数据链路层 mac头部 ip头部 tcp头部 上层数据
  • ip 和端口
  1. 每个 internet 上的主机和路由器都有一个 ip 地址,它包括网络号和主机号, 地址有 ipv4(32ip位)或者 ipv6(128 位). 可以通过 ipconfig 来查看
  2. 端口(port)
   0 号是保留端口
    1-1024 是固定端口(程序员不要使用),又叫有名端口,即被某些程序固定使用,一般程序员不使用.
        22: SSH 远程登录协议 23: telnet 使用
        25: smtp 服务使用
        21: ftp 使用
        80: iis 使用 7: echo 服务
    1025-65535 是动态端口,这些端口,程序员可以使用.

使用注意

  1. 在计算机(尤其是做服务器)要尽可能的少开端口
  2. 一个端口只能被一个程序监听
  3. 如果使用 netstat –an 可以查看本机有哪些端口在监听
  4. 可以使用 netstat –anb 来查看监听端口的 pid,在结合任务管理器关闭不安全的端口

server.go

    package main
    import (
        "fmt"
        "net" //做网络socket开发时,net包含有我们需要所有的方法和函数
        _"io"
    )

    func process(conn net.Conn) {

        //这里我们循环的接收客户端发送的数据
        defer conn.Close() //关闭conn

        for {
            //创建一个新的切片
            buf := make([]byte, 1024)
            //conn.Read(buf)
            //1. 等待客户端通过conn发送信息
            //2. 如果客户端没有wrtie[发送],那么协程就阻塞在这里
            //fmt.Printf("服务器在等待客户端%s 发送信息\n", conn.RemoteAddr().String())
            n , err := conn.Read(buf) //从conn读取
            if err != nil {

                fmt.Printf("客户端退出 err=%v", err)
                return //!!!
            }
            //3. 显示客户端发送的内容到服务器的终端
            fmt.Print(string(buf[:n])) 
        }
    }

    func main() {
        fmt.Println("服务器开始监听....")
        //net.Listen("tcp", "0.0.0.0:8888")
        //1. tcp 表示使用网络协议是tcp
        //2. 0.0.0.0:8888 表示在本地监听 8888端口
        listen, err := net.Listen("tcp", "0.0.0.0:8888")
        if err != nil {
            fmt.Println("listen err=", err)
            return 
        }
        defer listen.Close() //延时关闭listen

        //循环等待客户端来链接我
        for {
            //等待客户端链接
            fmt.Println("等待客户端来链接....")
            conn, err := listen.Accept()
            if err != nil {
                fmt.Println("Accept() err=", err)

            } else {
                fmt.Printf("Accept() suc con=%v 客户端ip=%v\n", conn, conn.RemoteAddr().String())
            }
            //这里准备其一个协程,为客户端服务
            go process(conn)
        }
    }

client.go

    package main
    import (
        "fmt"
        "net"
        "bufio"
        "os"
        "strings"
    )

    func main() {
        conn, err := net.Dial("tcp", "192.168.20.253:8888")
        if err != nil {
            fmt.Println("client dial err=", err)
            return 
        }
        //功能一:客户端可以发送单行数据,然后就退出
        reader := bufio.NewReader(os.Stdin) //os.Stdin 代表标准输入[终端]

        for {
            //从终端读取一行用户输入,并准备发送给服务器
            line, err := reader.ReadString('\n')
            if err != nil {
                fmt.Println("readString err=", err)
            }
            //如果用户输入的是 exit就退出
            line = strings.Trim(line, " \r\n")
            if line == "exit" {
                fmt.Println("客户端退出..")
                break
            }

            //再将line 发送给 服务器
            _, err = conn.Write([]byte(line + "\n"))
            if err != nil {
                fmt.Println("conn.Write err=", err)  
            }
        }
    }

UDP协议

UDP协议(User Datagram Protocol)中文名称是用户数据报协议,是OSI(Open System Interconnection,开放式系统互联)参考模型中一种无连接的传输层协议,不需要建立连接就能直接进行数据发送和接收,属于不可靠的、没有时序的通信,但是UDP协议的实时性比较好,通常用于视频直播相关领域。

  • UDP服务端
// UDP/server/main.go

// UDP server端
func main() {
  listen, err := net.ListenUDP("udp", &net.UDPAddr{
    IP:   net.IPv4(0, 0, 0, 0),
    Port: 30000,
  })
  if err != nil {
    fmt.Println("listen failed, err:", err)
    return
  }
  defer listen.Close()
  for {
    var data [1024]byte
    n, addr, err := listen.ReadFromUDP(data[:]) // 接收数据
    if err != nil {
      fmt.Println("read udp failed, err:", err)
      continue
    }
    fmt.Printf("data:%v addr:%v count:%v\n", string(data[:n]), addr, n)
    _, err = listen.WriteToUDP(data[:n], addr) // 发送数据
    if err != nil {
      fmt.Println("write to udp failed, err:", err)
      continue
    }
  }
}
  • UDP客户端

// UDP 客户端
func main() {
  socket, err := net.DialUDP("udp", nil, &net.UDPAddr{
    IP:   net.IPv4(0, 0, 0, 0),
    Port: 30000,
  })
  if err != nil {
    fmt.Println("连接服务端失败,err:", err)
    return
  }
  defer socket.Close()
  sendData := []byte("Hello server")
  _, err = socket.Write(sendData) // 发送数据
  if err != nil {
    fmt.Println("发送数据失败,err:", err)
    return
  }
  data := make([]byte, 4096)
  n, remoteAddr, err := socket.ReadFromUDP(data) // 接收数据
  if err != nil {
    fmt.Println("接收数据失败,err:", err)
    return
  }
  fmt.Printf("recv:%v addr:%v count:%v\n", string(data[:n]), remoteAddr, n)
}

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文章来源:https://mp.weixin.qq.com/s/_u_YD1pHnMKoDkhlv9tfGg

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