嵌入式养成计划-32-网络编程----域套接字模型------抓包工具--wireshark

六十九、 域套接字模型

69.1 域套接字的概念

  1. 只能做一台主机内的进程间通信，协议族（地址族）指定为：AF_UNIX AF_LOCAL
  2. bsp-lcd： s类型文件，就是域套接字
  3. 如果客户端不手动绑定，则操作系统不会创建一个套接字文件给客户端自动绑定的。

69.2 域套接字的函数使用

69.2.1 socket

功能：在内核空间中创建两个缓冲区(接收缓冲区，发送缓冲区)，并返回缓冲区的文件描述（套接字文件描述符）;
原型：#include <sys/types.h>          /* See NOTES */#include <sys/socket.h>int socket(int domain, int type, int protocol);
参数：int domain：地址族，协议族;Name                Purpose                          Man pageAF_UNIX, AF_LOCAL   Local communication              unix(7)int type：套接字类型SOCK_STREAM：字节流式套接字，流式套接字---》TCP协议SOCK_DGRAM： 数据报式套接字，报式套接字---》UDP协议SOCK_RAW：原始套接字，协议需要在第三个参数指定;int protocol：填0，代表使用默认协议;IPPROTO_TCP：TCP协议    IPPROTO_UDP：UDP协议;
返回值：>=0，套接字文件描述符;=-1，失败，更新errno;

69.2.2 bind

功能：绑定地址信息到指定套接字上;
原型：#include <sys/types.h>          /* See NOTES */#include <sys/socket.h>int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);
参数：int sockfd：指定要绑定到哪个套接字上，填对应的文件描述符;struct sockaddr *addr：通用地址信息结构体，真实的地址信息结构体根据地址族指定。手动填充上地址信息（例如：IP和端口），给bind函数绑定使用;AF_UNIX : man 7 unix struct sockaddr_un {sa_family_t sun_family;		/* AF_UNIX */     必须填AF_UNIXchar        sun_path[108];	/* pathname */    套接字文件路径名必须事先不存在，由bind函数生成};socklen_t addrlen：真实的地址信息结构体的大小，sizeof(struct sockaddr_un);
返回值：成功，返回0;失败，返回-1，更新errno;

69.2.3 access

功能：判断文件是否存在，或者文件是否有某种权限;
原型：

69.2.4 unlink

功能：删除文件（的硬链接）
原型：

69.3 流式域套接字

69.3.1 UNIX TCP服务器

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/un.h>#define ERR_MSG(msg)  do{\fprintf(stderr, "__%d__:", __LINE__); \perror(msg);\
}while(0)int main(int argc, const char *argv[])
{//创建流式套接字 socketint sfd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);if(sfd < 0){ERR_MSG("socket");return -1;}printf("socket create success sfd=%d\n", sfd);//判断套接字文件是否存在if(access("./unix", F_OK) == 0){//若存在则删除该套接字文件unlink("./unix");}//填充地址信息结构体给bind函数绑定，//真实的地址信息结构体根据地址族指定 AF_UNIX:man 7 unixstruct sockaddr_un sun;sun.sun_family      = AF_UNIX;      //必须填AF_UNIX;strcpy(sun.sun_path, "./unix");     //必须事先不存在，由bind函数生成//绑定服务器的地址信息---> 必须绑定 bindif(bind(sfd, (struct sockaddr*)&sun, sizeof(sun)) < 0){ERR_MSG("bind");return -1;}printf("bind success\n");//将套接字设置为被动监听状态 listenif(listen(sfd, 128) < 0){ERR_MSG("listen");return -1;}printf("listen success\n");int newfd = -1;struct sockaddr_un cun;             //存储客户端的地址信息socklen_t addrlen = sizeof(cun);    //真实的地址信息结构体的大小//获取一个已经完成的客户端信息，生成一个新的文件描述符 accept//newfd = accept(sfd, NULL, NULL);newfd = accept(sfd, (struct sockaddr*)&cun, &addrlen);if(newfd < 0){ERR_MSG("newfd");return -1;}printf("[]客户端连接成功 newfd=%d\n", newfd);char buf[128] = "";ssize_t res = 0;while(1){//清空字符串bzero(buf, sizeof(buf));    //memset//接收res = recv(newfd, buf, sizeof(buf), 0);if(res < 0){ERR_MSG("recv");return -1;}else if(0 == res){printf("[]客户端下线 newfd=%d\n", newfd);break;}printf("[] newfd=%d : %s\n", newfd, buf);//发送strcat(buf, "*_*");if(send(newfd, buf, sizeof(buf), 0) < 0){ERR_MSG("send");return -1;}printf("send success\n");}//关闭文件名描述符close(newfd);if(close(sfd) < 0){ERR_MSG("close");return -1;}return 0;
}

69.3.2 UNIX TCP客户端

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/un.h>#define ERR_MSG(msg)  do{\                                              fprintf(stderr, "__%d__:", __LINE__); \perror(msg);\
}while(0)int main(int argc, const char *argv[])
{//创建流式套接字 socketint cfd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);if(cfd < 0){ERR_MSG("socket");return -1;}printf("socket create success cfd=%d\n", cfd);//绑定客户端的地址信息---》非必须绑定//当不手动绑定的时候，操作系统会自动给客户端绑定本机IP和随机端口。//填充服务器的地址信息结构体给connect函数连接，//想连接哪个服务器，就填哪个服务器绑定的地址信息//真实的地址信息结构体根据地址族指定 AF_UNIX:man 7 unixstruct sockaddr_un sun;sun.sun_family      = AF_UNIX;      //必须填AF_UNIX;strcpy(sun.sun_path, "./unix");     //服务器绑定的套接字文件//连接指定服务器 connectif(connect(cfd, (struct sockaddr*)&sun, sizeof(sun)) < 0){ERR_MSG("connect");return -1;}printf("connect success\n");char buf[128] = "";ssize_t res = 0;while(1){//清空字符串bzero(buf, sizeof(buf));    //memsetprintf("请输入>>> ");fgets(buf, sizeof(buf), stdin);buf[strlen(buf)-1] = 0;//发送if(send(cfd, buf, sizeof(buf), 0) < 0){ERR_MSG("send");return -1;}printf("send success\n");bzero(buf, sizeof(buf));    //memset//接收res = recv(cfd, buf, sizeof(buf), 0);if(res < 0){ERR_MSG("recv");return -1;}else if(0 == res){printf("服务器下线 cfd=%d\n", cfd);break;}printf("cfd=%d : %s\n", cfd, buf);}//关闭文件名描述符if(close(cfd) < 0){ERR_MSG("close");return -1;}return 0;
}

69.4 报式域套接字

  1. 报式域套接字的编程与网络报式套接字编程思路是一致的，但是由于客户端不手动绑定的话，操作系统不会自动创建一个套接字文件给客户端绑定
  2. 此时若服务器想给客户端回复信息，会找不到客户端的地址信息。此时客户端是必须绑定的。

69.4.1 UNIX UDP服务器

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/un.h>#define ERR_MSG(msg)  do{\fprintf(stderr, "__%d__:", __LINE__); \perror(msg);\
}while(0)int main(int argc, const char *argv[])
{//创建报式套接字 socketint sfd = socket(AF_UNIX, SOCK_DGRAM, 0);if(sfd < 0){ERR_MSG("socket");                                                             return -1;}printf("socket create success sfd=%d\n", sfd);//判断套接字文件是否存在 。 若存在则删除if(access("./myunix", F_OK) == 0){unlink("./myunix");}//填充服务器的地址信息结构体，给bind函数使用//真实的地址信息结构体根据地址族指定，AF_UNIX:man 7 unixstruct sockaddr_un sun;sun.sun_family      = AF_UNIX;      //必须填AF_UNIX;strcpy(sun.sun_path, "./myunix");   //必须事先不存在，由bind函数生成//绑定地址信息结构体--->bindif(bind(sfd, (struct sockaddr*)&sun, sizeof(sun)) < 0){ERR_MSG("bind");return -1;}printf("bind success\n");char buf[128] = "";struct sockaddr_un cun;     //存储发送方的地址信息;socklen_t addrlen = sizeof(cun);while(1){bzero(buf, sizeof(buf));//接收数据if(recvfrom(sfd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr*)&cun, &addrlen) < 0){ERR_MSG("recv");return -1;}printf("[%s] : %s\n", cun.sun_path, buf);//发送数据----->谁发给我，我发还给谁strcat(buf, "*_*");if(sendto(sfd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr*)&cun, sizeof(cun)) < 0){ERR_MSG("sendto");return -1;}printf("sendto success\n");}//关闭套接字close(sfd);return 0;
}

69.4.2 UNIX UDP客户端

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/un.h>#define ERR_MSG(msg)  do{\fprintf(stderr, "__%d__:", __LINE__); \perror(msg);\
}while(0)int main(int argc, const char *argv[])
{printf("请输入套接字文件名>>> ");char sockname[20] = "";scanf("%s", sockname);while(getchar()!=10);//创建报式套接字 socketint cfd = socket(AF_UNIX, SOCK_DGRAM, 0);if(cfd < 0){ERR_MSG("socket");return -1;}printf("socket create success cfd=%d\n", cfd);/*//绑定客户端的地址信息---》非必须绑定                                                        //若不绑定则操作系统不会自动给客户端绑定套接字文件//若udp服务器想要给客户端回复信息，则客户端必须绑定套接字文件*///填充客户端的地址信息结构体，给bind函数使用struct sockaddr_un cun;cun.sun_family      = AF_UNIX;strcpy(cun.sun_path, sockname);//绑定地址信息结构体--->bindif(bind(cfd, (struct sockaddr*)&cun, sizeof(cun)) < 0){ERR_MSG("bind");return -1;}printf("bind success\n");//填充服务器的地址信息结构体，给sendto函数使用//真实的地址信息结构体根据地址族指定，AF_UNIX:man 7 unixstruct sockaddr_un sun;sun.sun_family      = AF_UNIX;      //必须填AF_UNIX;strcpy(sun.sun_path, "./myunix");   //服务器绑定的套接字文件char buf[128] = "";struct sockaddr_un rcvaddr;     //存储发送方的地址信息;socklen_t addrlen = sizeof(rcvaddr);while(1){bzero(buf, sizeof(buf));//发送数据----->从终端获取数据发送给指定端printf("请输入>>> ");fgets(buf, sizeof(buf), stdin);buf[strlen(buf)-1] = 0;if(strcmp(buf, "quit") == 0){unlink(sockname);   //若客户端下线，则删除套接字文件break;}if(sendto(cfd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr*)&sun, sizeof(sun)) < 0){ERR_MSG("sendto");return -1;}printf("sendto success\n");//接收数据bzero(buf, sizeof(buf));if(recvfrom(cfd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr*)&rcvaddr, &addrlen) < 0){ERR_MSG("recv");return -1;}printf("[%s] : %s\n", rcvaddr.sun_path, buf);}//关闭套接字close(cfd);return 0;
}

七十、 抓包工具— —wireshark

70.1 wireshak安装

  1. 保存虚拟机中代码，因为wireshark安装可能导致计算机重启
  2. 安装wireshark，
  3. 可以修改安装路径到自定义路径
  4. 安装时候看到Desktop Icon选项，请勾选。其余都默认
  5. 安装完毕后，打开wireshark，若出现未找到接口字眼，说明安装失败。

70.2 wireshark使用

70.2.1 wireshark 抓包

  • 开始界面
  1. wireshark是捕获机器上的某一块网卡的网络包，当你的机器上有多块网卡的时候，你需要选择一个网卡。
  2. 双击需要的网卡，开始抓包
  • Wireshark 窗口介绍

在这里插入图片描述

70.2.2 wireshark与对应的OSI七层模型

在这里插入图片描述

  • 服务器和客户端的代码不能都运行在ubuntu，因为wireshark抓的是流经真实网卡的数据包。
  • 若将服务器客户端都运行在ubuntu，数据直接经过虚拟网卡通信，而不会经过真实网卡。
    在这里插入图片描述

70.3 包头分析

70.3.1 以太网头

以太网中封装了源mac地址以及目的mac地址，还有ip类型，以太网又称之为mac头
在这里插入图片描述

0X0800 只接收发往本机的mac的ipv4类型的数据帧
0X0806 只接收发往本机的ARP类型的数据帧
0x8035 只接受发往本机的RARP类型的数据帧
0X0003 接收发往本机的MAC所有类型：ip,arp,rarp数据帧，接收从本机发出去的数据帧，
混杂模式打开的情况下，会接收到非发往本地的MAC数据帧

70.3.2 IP头

在这里插入图片描述
IP头中需要掌握用于分帧的部分：id flags fregment_offset
两个IP地址：源IP与目的IP地址。
TTL：time to live, 指定数据帧可以最多经过几个路由器，每经过一个路由器TTL-1。当数据帧被目标方接收后，TTL清除为0.
​ 当TTL为0时，从网络中删除。

Linux TTL:64 Winodws:TTL 128

70.3.3 UDP头

在这里插入图片描述

70.3.4 TCP头

在这里插入图片描述

  1. 端口号
  2. SYN：握手包，连接时候出现
    PSH：数据传输包，在传输数据时候出现
    FIN：挥手包，在断开连接的时候出现
    ACK：应答包，用于应答 非应答包
  3. Seq：序列号，占4个字节，用于给数据段进行编号的。所有非应答包的数据段，都有seq。
    Ack：应答号，用于应答非应答包（握手包，挥手包，数据包）。告诉对方下一次从这个seq编号发送数据包。
  4. PSH Ack = Seq+len;
    SYN FIN Ack = Seq+1;
    在这里插入图片描述

70.3.5 三次握手（重点！！！）

  • 三次握手的发起方，肯定是客户端
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
  1. 第一次握手：客户端发送SYN包（SYN=1, seq=0）给服务器，并进入SYN_SENT状态，等待服务器返回确认包。
  2. 第二次握手：服务器接收到SYN包，确认客户端的SYN，发送ACK包（ACK=1 , ack=1），同时发送一个SYN包（SYN=1, seq=0），并进入SYN_RCVD状态。
  3. 第三次握手：客户端接收到服务器的SYN包，以及ACK包，进入establish状态，同时向服务器发送ACK包（ACK=1, ack=1）。此时三次握手包发送完毕，服务器也进入establish状态

70.3.6 四次挥手（重点！！！）

  • 四次挥手的发起方可能是服务器，也可能是客户端
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
  1. 第一次挥手，主动关闭方发送一个FIN包（FIN=1, seq = u）给被动方，进入FIN_WAIT_1状态；
  2. 第二次挥手：被动方接收到FIN包，给主动方发送一个ACK包（ACK=1, ack=u+1）；并进入CLOKSE_WAIT状态。主动方接受到ACK包后，进入FIN_WAIT_2状态。如果有数据没有发送完毕，则继续发送，直到发送完毕为止;
  3. 第三次挥手：被动方发送一个FIN包（FIN=1, seq=w），进入LAST_ACK状态.
  4. 第四次挥手：主动关闭方收到FIN包，回复一个ACK包（ACK=1, ack=w+1）。被动关闭方收到主动关闭方的ACK后关闭连接。

笔试面试题型

  • 这几个问题问的都是同一个：三次握手四次挥手
1. 三次握手四次挥手流程。
2. 请简述TCP建立连接断开连接的过程。（三次握手，四次挥手）
3. 请简述TCP和UDP通信过程中的区别？（三次握手，四次挥手 ，有无应答）
4. 请简述如何用UDP模型实现TCP式传输?（三次握手，四次挥手 ，有无应答）

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