网络编程实战
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目录
一、Linux网络编程框架
1、OSI参考模型
2、TCP/IP协议引入
3、BS和CS
二、TCP协议的学习1
1、关于TCP理解的重点
2、TCP如何保证可靠传输
三、TCP协议的学习2
1、TCP建立连接时的三次握手
2、TCP释放连接时的四次握手
3、基于TCP通信的服务模式（编程时也是按这个模式编写的）
4、常见的使用TCP协议的网络应用
四、socket编程接口（与网络通信相关的API）介绍
1、建立连接
2、发送和接收
3、辅助性函数
4、表示IP地址相关数据结构
五、IP地址格式转换函数实践
六、soekct实践编程1_2
1、服务器端程序编写
2、客户端程序编写
七、socket实践编程3
八、socket编程实践4
九、代码
一、Linux网络编程框架
1、OSI参考模型
（1）OSI 7层模型；
（2）网络为什么要分层？
（3）网络分层的具体表现。
2、TCP/IP协议引入
参阅博客：http://www.cnblogs.com/BlueTzar/articles/811160.html
（1）TCP/IP协议是用的最多的网络协议实现；
（2）TCP/IP分为4层，对应OSI的7层；
（3）编程时最关注应用层，了解传输层，网际互联层和网络接入层不用管。
3、BS和CS
（1）CS架构介绍（client server，客户端服务器架构）；
（2）BS架构介绍（broswer server，浏览器服务器架构）；
二、TCP协议的学习1
1、关于TCP理解的重点
（1）TCP协议工作在传输层，对上服务socket接口（与网络通信有关的API），对下调用IP层；
（2）TCP协议面向连接，通信前必须先3次握手建立连接关系后才能开始通信；
（3）TCP协议提供可靠传输，有反馈机制，不怕丢包、乱序等。
2、TCP如何保证可靠传输
（1）TCP在传输有效信息前，要求通信双方必须先握手，建立连接才能通信；
（2）TCP的接收方收到数据包后会ack给发送方，若发送方未收到ack会丢包重传；
（3）TCP的有效数据内容会附带校验，以防止内容在传递过程中损坏；
（4）TCP会根据网络带宽来自动调节适配速率（滑动窗口技术）；
（5）发送方会给各分割报文编号，接收方会校验编号，一旦顺序错误即会重传。
（7）这些都是别人已经实现的功能，我们只需知道这些特性就可以了，编程时不会在意这些细节。
三、TCP协议的学习2
1、TCP建立连接时的三次握手
（1）建立连接需要三次握手；
（2）建立连接的条件：服务器处于listen状态时（比如服务器在维护时，就不处在监听状态），客户端主动发起connect；
2、TCP释放连接时的四次握手
（1）关闭连接需要四次握手；
（2）服务器或者客户端都可以主动发起关闭；
（4）这些握手协议已经封装在TCP协议内部，socket编程接口平时不用管。
3、基于TCP通信的服务模式（编程时也是按这个模式编写的）
（1）具有公网IP地址的服务器（或者使用动态IP地址映射技术）；
（2）服务器端socket、bind、listen后处于监听状态；
（3）客户端socket后，直接connect去发起连接。
（4）服务器收到并同意客户端接入后，会建立TCP连接，然后双方开始收发数据，收发时是双向的，而且双方均可发起。
（5）双方均可发起关闭连接。
4、常见的使用TCP协议的网络应用
（1）http、ftp；
（2）QQ服务器；
（3）mail服务器；
四、socket编程接口（与网络通信相关的API）介绍
1、建立连接
（1）socket
- socket函数类似于open，用来打开一个网络连接，如果成功则返回一个网络文件描述符（int类型）。
- 对网络连接进行操作，都是通过这个网络文件描述符进行：发送相当于写文件，接收相当于读文件。
- 函数参数见上图标注，编程中的一个实例：socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)
（2）bind
（3）listen
（4）connect
2、发送和接收
（1）send和write：发送的时候可以使用write，也可以使用send，只是send多了一个flag。
（2）recv和read：和上述一样。
3、辅助性函数
用来进行ip地址转换的，点分十进制和二进制之间转换
（1）inet_aton、inet_addr、inet_ntoa（以前使用的，不支持IPV6）
（2）inet_ntop、inet_pton（现在推荐使用的，支持IPV6/4）
4、表示IP地址相关数据结构
（1）都定义在 netinet/in.h；
（2）struct sockaddr
- 是linux的网络编程接口中用来表示IP地址的标准结构体，bind、connect等函数中都需要这个结构体，兼容IPV4和IPV6的。
- 在实际编程中，会被一个struct sockaddr_in或者一个struct sockaddr_in6所填充。即它是一个形参，传ruct sockaddr_in或者struct sockaddr_in6都可以。
（3）struct sockaddr_in
- 注意里面包含了ip地址和端口号
struct sockaddr_in
{
__SOCKADDR_COMMON (sin_);
in_port_t sin_port; /* Port number. */
struct in_addr sin_addr; /* Internet address. */
/* Pad to size of `struct sockaddr'. */
unsigned char sin_zero[sizeof (struct sockaddr) -
__SOCKADDR_COMMON_SIZE -
sizeof (in_port_t) -
sizeof (struct in_addr)];
};（4）struct in_addr
struct in_addr
{
in_addr_t s_addr;
};（5）typedef uint32_t in_addr_t
- 网络内部用来表示IP地址；
五、IP地址格式转换函数实践
1、inet_addr、inet_ntoa、inet_aton；（只能IPV4）
- 从上面可知，存在大小端问题。解决方法：网络字节序，其实就是统一使用大端模式。
- 如果电脑使用的是小端模式，先把ip地址转换为大端模式；如果本来就是大端模式，那就不用改。
- 这些API会自动完成这样的功能，即会检测所用的电脑的模式，然后在代码内部进行处理，最后输出一定是大端模式的。
2、inet_pton、inet_ntop（可以用于IPV6）
- 例一
- 例二
六、soekct实践编程1_2
结合代码来看过程、参数含义
1、服务器端程序编写
（1）socket
（2）bind
（3）listen
（4）accept，返回值是一个fd
- 如果accept正确返回，则表示服务器和客户端成功建立一个TCP连接
- 可以通过该TCP连接与客户端进行读写操作。
- 而读写操作需要一个fd，此fd由accept返回。
- socket返回的fd叫做监听fd，是用来监听客户端的，不能用来和任何客户端进行读写；
- accept返回的fd叫做连接fd，用来和客户端程序进行读写。
2、客户端程序编写
（1）socket
（2）connect
- 端口号，实质就是一个数字编号，用来唯一地标识一个能上网的进程。
- 端口号和IP地址，会被打包到当前进程发出的或者接收到的每个数据包。
- 每个数据包将来在网络上传递的时候，内部都包含了发送方和接收方的信息（就是IP地址和端口号）。
七、socket实践编程3
1、客户端发送&服务器接收
2、服务器发送&客户端接收
3、探讨：如何让服务器和客户端好好沟通
（1）客户端和服务器原则上都可以任意的发和收，但是实际上双方必须配合：client发的时候server就收，而server发的时候client就收；
（2）必须了解到的一点：client和server之间的通信是异步的，这就是问题的根源
（3）解决方案：依靠应用层协议来解决，即server和client事先做好一系列的通信约定。
八、socket编程实践4
1、自定义应用层协议第一步：规定发送和接收方法
（1）规定连接建立后，由客户端主动向服务器发出1个请求数据包，然后服务器收到数据包后回复客户端一个回应数据包，这就是一个通信回合；
（2）整个连接的通信就是由N多个回合组成的。
2、自定义应用层协议第二步：定义数据包格式。
3、常用应用层协议：http、ftp……
4、UDP简介
九、代码
1、运行步骤
（1）将下面的这两份代码复制到linux下，形成两份文档client.c和server.c，然后gcc编译
（2）修改linux的ip地址为192.168.1.141
（3）先运行server.c生成的可执行文件，再运行client.c生成的可执行文件。
2、代码与逻辑
服务器
socket函数，获取网络连接的文件描述符
bind函数，将服务器的端口、ip地址与socket函数创建的文件描述符绑定
listen函数，监听服务器的当前端口（其他端口不监听）
accept函数，阻塞以等待用户连接
客服端
socket函数，获取网络连接的文件描述符
connect函数，连接服务器
---连接上之后--
send函数，客服端给服务器发送数据
recv函数，客服端接收服务器的回复
client
#include
#include
#include
#include
#include
#define SERPORT 6013
#define SERADDR "192.168.1.141"//要设置为服务器的IP地址
#define CMD_REGISTER 1
#define STAT_OK 0
#define STAT_ERR 1
typedef struct FORMAT
{
char name[20];
int age;
int cmd;
int stat;
}info;
char sendbuf[100];
char recvbuf[100];
int main(void)
{
//第一步：socket函数，获取网络连接的文件描述符
int sockfd=-1;
int ret=-1;
struct sockaddr_in seraddr={0};
sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(-1==sockfd)
{
perror("socket error：");
return -1;
}
printf("socket success.socket=%d.\n",sockfd);
//第二步：connect函数，连接服务器
seraddr.sin_family=AF_INET;//定义ip类型，IPV4还是IPV6
seraddr.sin_port=htons(SERPORT);
seraddr.sin_addr.s_addr=inet_addr(SERADDR);
ret=connect(sockfd,(const struct sockaddr*)&seraddr,sizeof(seraddr));
printf("连接成功\n");
/*
while(1)
{
//第三步：send函数，客户端给服务器发送信息
printf("请输入你想发给服务器的内容：\n");
scanf("%s",sendbuf);
ret=send(sockfd,sendbuf,strlen(sendbuff),0);
//第四步：客户端接收服务器端的回复
memset(recvbuf,0,sizeof(recvbuf));
ret=recv(sockfd,recvbuf,sizeof(recvbuf),0);
printf("服务器回复内容是：%s\n",recvbuf);
//第五步：客户端解释服务器的回复，再做下一步定夺
}
*/
info st1;
while(1)
{
printf("\n请输入学生姓名：\n");
scanf("%s",st1.name);
printf("\n请输入学生年龄：\n");
scanf("%d",&st1.age);
st1.cmd=CMD_REGISTER;
ret=send(sockfd,&st1,sizeof(info),0);
//第四步：客户端接收服务器端的回复
memset(&st1,0,sizeof(st1));
ret=recv(sockfd,&st1,sizeof(st1),0);
if(STAT_OK==st1.stat)
{
printf("注册学生信息成功！");
}
else
printf("注册学生信息失败！");
}
return 0;
}
server：
#include
#include
#include
#include /* See NOTES */
#include
#define MYPORT 6013
#define SERADDR "192.168.1.141"//要设置为服务器的IP地址
#define BLEN 100
#define STAT_OK 0
#define STAT_ERR 1
#define CMD_REGISTER 1
typedef struct FORMAT
{
char name[20];
int age;
int cmd;
int stat;
}info;
char recvbuf[100];
int main(void)
{
int sockfd=-1;
int ret=-1;
int clifd=-1;
socklen_t len=0;
struct sockaddr_in seraddr={0};//也可以使用memset函数进行初始化
struct sockaddr_in clientaddr={0};
//第一步：socket函数，获取网络连接的文件描述符
sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(-1==sockfd)
{
perror("socket error：");
return -1;
}
printf("socket success！socket=%d.\n",sockfd);
//第二步：bind函数，绑定sockfd与服务器的ip地址、端口号
//填充seraddr这个结构体
seraddr.sin_family=AF_INET;//定义ip类型，IPV6还是IPV4
seraddr.sin_port=htons(MYPORT);
seraddr.sin_addr.s_addr=inet_addr(SERADDR);
ret=bind(sockfd,(const struct sockaddr*)&seraddr,sizeof(seraddr));//类型不一样，会警告
if(ret==-1)
{
perror("bind error：");//函数本身有错误号时可以用perror来显示错误信息
}
printf("bind success!\n");
//第三步：listen函数，监听服务器的当前端口（其他端口不监听）
ret=listen(sockfd,BLEN);//第二个参数是服务器允许的队列长度，比如最多100号
if(ret==-1)
{
perror("listen error：");
}
printf("listen success!\n");
//第四步：accept函数，阻塞等待用户连接
//注意accept返回值是网络文件描述符，和sockfd不同，它才是真正的用于发送数据的fd，而sockfd只是用于侦听的。
clifd=accept(sockfd,(struct sockaddr*)&clientaddr,&len);
printf("用户连接成功!\n");
/*
while(1)
{
//第五步：recv函数，服务器开始接收数据
ret=recv(clifd,recvbuf,sizeof(recvbuf),0);
printf("client发送的内容是：%s\n",recvbuf);
memset(recvbuf,0,sizeof(recvbuf));
//第六步：服务器解释数据包
//第七步：回复客户端OK
ret=send(clifd,"OK",2,0);
}
*/
while(1)
{
info st;
ret=recv(clifd,&st,sizeof(recvbuf),0);
if(CMD_REGISTER==st.cmd)
{
printf("用户要注册学生信息\n");
printf("姓名：%s，年龄：%d\n",st.name,st.age);
st.stat=STAT_OK;
ret=send(clifd,&st,sizeof(info),0);
}
}
return 0;
}