浅谈c++中的开源框架类目--分享一（TCP协议栈）

这个系列Lee哥会分享一些c++中的开源框架。

主要从TCP协议栈、框架、并发性、数据库、国际化、压缩、日志、多媒体库、序列化、XML库、脚本、Json库、数学库、安全、WEB应用框架、网络库、异步事件等方面来分享。分享的内容不仅限于自己来写，有会借鉴网上大牛们的一些文章与大家分享。

下文转载于：

TCP协议栈

1.什么是TCP/IP?

TCP/IP是一类协议系统，它是用于网络通信的一套协议集合．

传统上来说TCP/IP被认为是一个四层协议

1)网络接口层:

主要是指物理层次的一些接口,比如电缆等．

2)网络层:

提供独立于硬件的逻辑寻址,实现物理地址与逻辑地址的转换．

在TCP/IP协议族中，网络层协议包括IP协议（网际协议），ICMP协议（Internet互联网控制报文协议），以及IGMP协议（Internet组管理协议）.

3)传输层:

为网络提供了流量控制,错误控制和确认服务.

在TCP/IP协议族中有两个互不相同的传输协议：TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）.

4)应用层:

为网络排错,文件传输,远程控制和Internet操作提供具体的应用程序

2.数据包

在TCP/IP协议中数据先由上往下将数据装包，然后由下往上拆包

在装包的时候，每一层都会增加一些信息用于传输，这部分信息就叫报头，当上层的数据到达本层的时候，会将数据加上本层的报头打包在一起，继续往下传递．

在拆包的时候，每一层将本层需要的报头读取后，就将剩下的数据往上传．

这个过程有点像俄罗斯套娃，所以有时候人们也会用俄罗斯套娃来形容这个过程.

3.网络接口层

这一块主要主要涉及到一些物理传输，比如以太网，无线局域网．这里就不做详细的介绍了

4.网络层

前面有提到，网络层主要就是做物理地址与逻辑地址之间的转换．

目前市场上应用的最多的是32位二进制的IPv4,因为IPv4的地址已经不够用了，所以128位二进制的IPv6应用越来越广泛了(但是下面的介绍都是基于IPv4进行的)

1)IP:

TCP/IP协议网络上的每一个网络适配器都有一个唯一的IP地址.

IP地址是一个32位的地址,这个地址通常分成4端，每8个二进制为一段，但是为了方便阅读，通常会将每段都转换为十进制来显示，比如大家非常熟悉的192.168.0.1

IP地址分为两个部分：

网络ID主机ID

但是具体哪部分属于网络ID,哪些属于主机ID并没有规定.

因为有些网络是需要很多主机的，这样的话代表主机ID的部分就要更多，但是有些网络需要的主机很少，这样主机ID的部分就应该少一些.

绝大部分IP地址属于以下几类

A类地址：IP地址的前8位代表网络ID，后24位代表主机ID。B类地址：IP地址的前16位代表网络ID，后16位代表主机ID。C类地址：IP地址的前24位代表网络ID，后8位代表主机ID。

这里能够很明显的看出A类地址能够提供出的网络ID较少，但是每个网络可以拥有非常多的主机

但是我们怎么才能看出一个IP地址到底是哪类地址呢？

如果32位的IP地址以0开头，那么它就是一个A类地址。如果32位的IP地址以10开头，那么它就是一个B类地址。如果32位的IP地址以110开头，那么它就是一个C类地址。

那么转化为十进制（四段）的话，我们就能以第一段中的十进制数来区分IP地址到底是哪类地址了。

注意：

十进制第一段大于223的属于D类和E类地址，这两类比较特殊也不常见，这里就不做详解介绍了。每一类都有一些排除地址，这些地址并不属于该类，他们是在一些特殊情况使用地址（后面会介绍）除了这样的方式来划分网络，我们还可以把每个网络划分为更小的网络块，称之为子网（后面会介绍）

全是0的主机ID代表网络本身，比如说IP地址为130.100.0.0指的是网络ID为130.100的B类地址。

全是1的主机ID代表广播，是用于向该网络中的全部主机方法消息的。IP地址为130.100.255.255就是网络ID为130.100网络的广播地址（二进制IP地址中全是1，转换为十进制就是255）

以十进制127开头的地址都是环回地址。目的地址是环回地址的消息，其实是由本地发送和接收的。主要是用于测试TCP/IP软件是否正常工作。我们用ping功能的时候，一般用的环回地址是127.0.0.1

2)地址解析协议ARP

简单的来说ARP的作用就是把IP地址映射为物理地址，而与之相反的RARP（逆向ARP）就是将物理地址映射为IP地址。

3)子网

前面提到了IP地址的分类，但是对于A类和B类地址来说，每个网络下的主机数量太多了，那么网络的传输会变得很低效，并且很不灵活。比如说IP地址为100.0.0.0的A类地址，这个网络下的主机数量超过了1600万台。

所以子网掩码的出现就是为了解决这样的问题。

我们先回顾一下之前如何区分主机IP和网络IP的。

以A类地址99.10.10.10为例，前8位是网络IP，后24位是主机IP。（如下图）

子网掩码也是一个32为的二进制数，也可以用四个十进制数来分段，他的每一位对应着IP地址的相应位置，数值为1时代表的是非主机位，数值为0时代表是主机位。

由表格可以很清晰的看出，网络IP仍是由之前的分类来决定到底是多少位，主机IP则是由子网掩码值为0的位数来决定，剩下的则是子网IP

5传输层

传输层提供了两种到达目标网络的方式

传输控制协议（TCP）：提供了完善的错误控制和流量控制，能够确保数据正常传输，是一个面向连接的协议。用户数据报协议（UDP）：只提供了基本的错误检测，是一个无连接的协议。

特点：

1）UDP：

把数据打包数据大小有限制（64k）不建立连接速度快，但可靠性低

2）TCP：

建立连接通道数据大小无限制速度慢，但是可靠性高

由于传输层涉及的东西比较多，比如端口，Socket等，都是我们做移动开发需要了解的，之后的文章中我们再具体做介绍，这里就不讲解了。

6应用层

应用层做为TCP/IP协议的最高层级，对于我们移动开发来说，是接触最多的。

运行在TCP协议上的协议：

HTTP（HypertextTransferProtocol，超文本传输协议），主要用于普通浏览。HTTPS（HypertextTransferProtocoloverSecureSocketLayer,orHTTPoverSSL，安全超文本传输协议）,HTTP协议的安全版本。FTP（FileTransferProtocol，文件传输协议），由名知义，用于文件传输。POP3（PostOfficeProtocol,version3，邮局协议），收邮件用。SMTP（SimpleMailTransferProtocol，简单邮件传输协议），用来发送电子邮件。TELNET（TeletypeovertheNetwork，网络电传），通过一个终端（terminal）登陆到网络。SSH（SecureShell，用于替代安全性差的TELNET），用于加密安全登陆用。运行在UDP协议上的协议：

BOOTP（BootProtocol，启动协议），应用于无盘设备。NTP（NetworkTimeProtocol，网络时间协议），用于网络同步。DHCP（DynamicHostConfigurationProtocol，动态主机配置协议），动态配置IP地址。其他：

DNS（DomainNameService，域名服务），用于完成地址查找，邮件转发等工作（运行在TCP和UDP协议上）。ECHO（EchoProtocol，回绕协议），用于查错及测量应答时间（运行在TCP和UDP协议上）。SNMP（SimpleNetworkManagementProtocol，简单网络管理协议），用于网络信息的收集和网络管理。ARP（AddressResolutionProtocol，地址解析协议），用于动态解析以太网硬件的地址。