每日一練（三十一）
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1.26 grep 命令
詳解：http://c.biancheng.net/linux/grep.html
grep是一個很強大的文字搜尋命令，如下：
grep --color -n -A 2 -B 2 -i "gq" 在/etc/passwd檔案下查詢含有“gq”的內容，其中--color -n -A 2 -B 2 -i分別表示高亮、顯式行號、顯示後2行、顯示前2行、忽略大小寫。
grep還支援的查詢方式有：
- -v：反向排除
- -n：顯示行號
- -c：統計行數
- -A x：顯示後面x行
- -B x：顯示前面x行
- -C x：前後各顯示x行
- -i：忽略大小寫
- -l：查詢符合條件的檔案，並輸出列表
- -L：排除式查詢檔案
- -w：準確查詢
1.27 assert() 斷言函式
是巨集，而非函式。assert 巨集的原型定義在 <assert.h>（C）、<cassert>（C++）中，其作用是如果它的條件返回錯誤，則終止程式執行。可以通過定義 NDEBUG
include <assert.h> 之前。
assert()主要用於在除錯過程中捕捉程式的錯誤，在大部分編譯器下，assert() 是一個巨集；在少數的編譯器下，assert() 就是一個函式。我們無需關心這些差異，只管把 assert() 當做函式使用即可。
assert() 的用法很簡單，我們只要傳入一個表示式，它會計算這個表示式的結果：如果表示式的結果為“假”，assert() 會打印出斷言失敗的資訊，並呼叫 abort() 函式終止程式的執行；如果表示式的結果為“真”，assert() 就什麼也不做，程式繼續往後執行。
參考：http://c.biancheng.net/ref/assert.html
1.28 位元組對齊
什麼是位元組對齊
計算機中記憶體大小的基本單位是位元組（byte），理論上來講，可以從任意地址訪問某種基本資料型別，但是實際上，計算機並非逐位元組大小讀寫記憶體，而是以2,4,或8的倍數的位元組塊來讀寫記憶體，如此一來就會對基本資料型別的合法地址作出一些限制，即它的地址必須是2，4或8的倍數。那麼就要求各種資料型別按照一定的規則在空間上排列，這就是對齊。這些的目的最重要的考慮是提高記憶體系統性能。
兩種可選的處理方法。
(1)1位元組對齊；
(2)自己對結構進行位元組填充
具體如下：
使用偽指令#pragma pack(n)（n為位元組對齊數）來使得結構間一位元組對齊。
attribute((aligned (n)))，讓所作用的結構成員對齊在n位元組自然邊界上。如果結構中有成員的長度大於n，則按照最大成員的長度來對齊。
attribute ((packed))，取消結構在編譯過程中的優化對齊，也可以認為是1位元組對齊。
設定結構體、聯合以及類成員變數以 n 位元組方式對齊
#pragma pack(n) 使用
#pragma pack(push) // 儲存對齊狀態
#pragma pack(4) // 設定為 4 位元組對齊
struct test
{
char m1;
double m4;
int m3;
};
#pragma pack(pop) // 恢復對齊狀態
1.29 FTP 主動模式
FTP的兩種工作模式主要是針對資料連線來說的，在建立資料連線之前要選擇工作模式，模式的選擇是由客戶端決定的。
控制連線的建立總是客戶端向伺服器發起的，而資料連線通道的建立分為兩種情況：
- 伺服器主動向客戶端發起連線：主動模式PORT
- 伺服器被動接受客戶端連線：被動模式PASV
主動模式：
[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片儲存下來直接上傳(img-NsW6sm8e-1612743421295)(https://i.loli.net/2021/02/08/UnyVLbg82xTKPzH.png)]
控制連線是三次握手建立的，通過控制連線客戶端可以向伺服器傳送命令，伺服器可以應答。
下面這種主動模式主要用到PORT、LIST命令：
客戶端會向伺服器發起一個PORT命令，伺服器收到之後會應答（200表示準備就緒），接下來客戶端發起一個LIST命令，即列出檔案資訊，這個列表的傳輸是在資料連線通道中完成的，所以伺服器要根據PORT命令中的資訊指定伺服器要主動連線的埠，伺服器通過20埠呼叫connect主動連線客戶端。
所以PORT是在伺服器登記客戶端的資訊，LIST命令之後就要主動建立一個數據連線通道了，一旦資料連線通道建立好之後就可以進行資料的傳輸。伺服器向客戶端傳送150的應答表示可以進行資料傳輸，150和226應答之間就是資料的傳輸了。226指令表示資料傳輸完成，之後會將資料連線通道關閉。
關於PORT命令的資訊：
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16的埠號分為高八位p1和低八位p2進行傳輸。
[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片儲存下來直接上傳(img-xAPG90bG-1612743421302)(https://i.loli.net/2021/02/08/83Mf26P4BD15EQz.png)]
客戶端傳送PORT命令的程式設計時候，相當於一個伺服器模型，即要進行建立socket、繫結臨時埠、監聽socket、獲取臨時埠的資訊以便於格式化傳送。
1.30 FTP 被動模式
被動模式：
[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片儲存下來直接上傳(img-We5Yvmi8-1612743421312)(F:\destop\m筆記\圖\image-20210131200038581.png)]
被動模式是伺服器接受客戶端的連線，在接受PASV命令之後，伺服器會告訴告知客戶端被動模式的埠以便客戶端主動連線伺服器。
下面看一下PASV模式下雙方交換的命令：
此時伺服器上通過accept等待客戶端的連線。
PS：當客戶端主動關閉socket之後，伺服器會通過read返回0來判斷socket的關閉
1.31 NAT防火牆對 PORT/PASV的影響
為什麼FTP資料連線通道會有主動模式與被動模式之分？是因為NAT或者防火牆對主被動模式有影響。
什麼是NAT
NAT就是網路地址的轉化，區域網中的主機要想進入網際網路，就要有一個公網地址。因為私有的IP地址不可以和公有的IP地址進行通訊，所以要通過NAT將區域網的私有IP轉換為公網的IP地址。就是建立一個對映關係，由公網IP地址（埠）進行通訊。
NAT預設維護由內到外的對映關係，從內向外的連線自然是沒問題的。但是從外向內，如果連線的物件IP地址及埠是私有的，那麼一般是不會建立成功的，除非使用者手動建立對映。主動模式與被動模式的區別也是在這裡，由NAT時從內向外沒問題，但是從外向內就有問題了。
下面分析一下客戶端、伺服器分別處於NAT下的主動被動模式。
客戶端處於NAT下的主動模式
要知道，主動模式中，客戶端首先通過PORT向伺服器傳送其監聽socket及埠號，客戶端與伺服器進行通訊的IP地址及埠都是NAT對映的公網IP地址及埠，當伺服器主動連線的時候，伺服器是按照PORT中客戶端私有IP地址及埠的，所以資料連線通道是無法建立的。
解決辦法：
- 在NAT中手動配置對映關係，這種情況下NAT必須知道伺服器主動連線的埠號才可以！！！這就是為什麼伺服器在主動模式下的埠號是固定的20
所以，當FTP伺服器的控制連線可以建立，但是列表重新整理不出來，就可能是客戶端處於NAT下，且沒有手動配置對映關係，導致伺服器無法連線到PORT中客戶端的埠。
客戶端處於NAT下的被動模式
當客戶端處於被動模式時，由客戶端主動發起連線，這個時候是由NAT內部向外發起連線的，NAT內是維護一個由內向外的表的，所以連線是可以建立成功的。
[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片儲存下來直接上傳(img-qyhBNT7Z-1612743421317)(https://i.loli.net/2021/02/08/RfyqXHt5Mr4D9gE.png)]
伺服器處於NAT下的主動模式
同理，當伺服器處於主動模式下，相當於是從NAT內向外建立連線，自然是沒有問題。
伺服器處於NAT下的被動模式
同理，伺服器處於被動模式下時，是客戶端向伺服器傳送建立連線的請求，這個時候客戶端知道私有地址以及固定的埠號21，而且伺服器也早已經在NAT建立映射了，所以控制通道的建立是ok的。
被動模式下，伺服器會告知客戶端要連線的埠，但是這個埠並沒有在NAT建立對映，所以當客戶端的連線請求傳送至NAT上時是無法建立連線的。