Linux网络编程：TCP网络编程构架

一、字节序

1、不同类型的CPU对大于一个字节的变量的字节存储顺序可能不同。有的系统高位在前，低位在后，称为小端字节序；有的系统低位在前，高位在后，称为大端字节序。而网络传输的数据顺序一定要统一的。所以当内部字节存储顺序和网络字节顺序不同时，就一定要进行转换。

2、如何判断电脑的字节序。

网络字节序采用大端字节顺序。

3、字节序转换函数。

#include
uint32_t  htonl(uint32_t hostlong);        /*主机字节序到网络字节序的长整型转换*/
uint16_t  htons(uint16_t hostshort); /*主机字节序到网络字节序的短整型转换*/
uint32_t  ntohl(uint32_t netlong);           /*网络字节序到主机字节序的长整型转换*/
uint16_t  ntohs(uint16_t netshort);         /*网络字节序到主机字节序的短整型转换*/

二、Socket套接字

1、Liunx中的网络编程通过Socket（套接字）实现，Socket是一种文件描述符。

2、socket有三种类型：

流式套接字（SOCK_STREAM）：TCP协议。

数据报套接字（SOCK_DGRAM）：UDP协议。

原始套接字（SOCK_RAW）:允许使用IP协议，用于新的网络协议的测试等。

3、套接字的地址结构：

 a、 以太网：互联网就是把多个同种类或者不同种类的小网络用路由器连起来。以太网是最为常用的小网络，或者说局域网。
       进行套接字编程需要指定套接字的地址作为参数，不同的协议族有不同的地址结构定义方式。
       这些地址结构通常以sockaddr_开头，每一个协议族有一个唯一的后缀，以太网协议族的地址结构为sockaddr_in。

b、Socket编程常用的地址结构

       在socket程序设计中，struct sockaddr_in用于保存socket地址信息：

#include  

struct sockaddr_in

{  
     short int  sin_family;                   /* Internet地址族 */
     unsigned short int  sin_port;      /* 端口号，网络字节序 */  
     struct in_addr  sin_addr;            /* IP地址，网络字节序 */
     unsigned char  sin_zero[8];       /* 填0 以保持与 struct sockaddr 同样大小*/   
};

其中：
struct in_addr   //网络IP的类型
{ 
     unsigned long s_addr;
};

三、字符串IP地址和二进制IP地址的转换

1、inet_aton()函数和inet_ntoa()函数

       #include

     (1) int inet_aton(const char *cp,struct in_addr *inp) //点分十进制转化为二进制IP，结                            果在struct in_addr *中，转化失败返回0
     (2)char *inet_ntoa(struct in_addr in) //二进制转化为点分十进制，结果为char *返回    值

 2.inet_pton()函数和inet_ntop()函数

       #include  
     (1)int inet_pton(int af, const char *src, void *dst);   //[将"点分十进制" -> "整数"] 
这个函数转换字符串到网络地址，第一个参数af是地址族(ipv4为AF_INET)，转换后存在dst指向的struct in_addr结构体中。      
     (2)const char *inet_ntop(int af, const void *src, char *dst, socklen_t cnt); //将"整数" -> "点分十进制" 
这个函数转换网络二进制结构到点分十进制的地址，参数的作用和上面相同，只是多了一个参数socklen_t cnt,他是所指向缓存区dst的大小，避免溢出，如果缓存区太小无法存储地址的值，则返回一个空指针，并将errno置为ENOSPC。

四、IP和主机名之间的转换

在网络上标识一台机器可以用IP，也可以使用主机名。
#include
struct hostent *gethostbyname(const char *hostname)
函数说明：实现主机名（网址(需联网)等）到IP的转换

函数返回值：
struct hostent
{
     char *h_name;     /* 主机的正式名称*/   
      char **h_aliases;  /* 主机的别名列表，以NULL结尾*/
            int   h_addrtype;   /* 主机的地址类型  AF_INET(ipv4)*/
      int   h_length;       /* 主机的ip地址长度，ipv4为4*/
      char **h_addr_list;/*主机的IP号的地址列表（为32位网络地址，而不是字符串），以NULL结尾*/

}

五、TCP网络编程架构

TCP网络编程有两种模式，一种是服务器模式，另一种是客户端模式。
服务器模式创建一个服务程序，等待客户端用户的连接，接收到用户的连接请求后，根据用户的请求进行处理；
客户端模式则根据目的服务器的地址和端口进行连接，向服务器发送请求并对服务器的响应进行数据处理。

1、套接字初始化（socket()）

  socket()函数介绍

#include
#include
int socket(int domain, int type, int protocol);  //如果函数调用成功，会返回一个表示这个 套接字的文件描述符，失败的时候返回–1。

参数：
a.domain即协议域，又称为协议族（family），AF_INET
b.type指定socket类型。常用的socket类型有，SOCK_STREAM、                     SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、SOCK_SEQPACKET等
c.protocol：故名思意，就是指定协议，一般设置为0

2、套接字与端口的绑定（bind()）

(1)、在服务器设计中，建立套接字文件描述符成功后，需要对套接字进行地址和端口的绑定，才能进行数据的接收和发送操作。

(2)、bind()函数

#include
#include

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *my_addr, socklen_t addrlen);

//将长度为addrlen的struct sockaddr类型的参数my_addr与sockfd绑定在一起，将so

cket绑定到某个端口上

3、设置服务器的侦听连接（listen()）

(1)、函数listen()用来初始化服务器可连接队列。
 服务器处理客户端连接请求的时候是顺序处理的，同一时间仅能处理一个客户端连接。当多个客户端的连接请求同时到来的时候，服务器并不是同时处理，而是将不能处理的客户端连接请求放到等待队列中，这个队列的长度由listen()函数来定义。

(2)、listen()函数

 listen()函数的原型如下，其中的backlog表示等待队列的长度。
 #include
 int listen(int sockfd, int backlog);  //返回值为-1时，说明监听失败

4、接受客户端连接（accept()）//连接服务器（connect()）

(1)、当一个客户端的连接请求到达服务器主机侦听的端口时，此时客户端的连接会在队列中等待，直到使用服务器处理接收请求。
 函数accept()成功执行后，会返回一个新的套接字文件描述符来表示客户端的连接，客户端连接的信息可以通过这个新描述符来获得。

(2)、accept()

 #include
 #include
 int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen); 
 sockfd为服务器的socket描述字
 addr为指向struct sockaddr *的指针，用于返回客户端的协议地址
 addrlen为指向协议地址长度指针。
 结果：

 如果accpet成功，那么其返回值是由内核自动生成的一个全新的描述字，代表与返回客户的TCP连接；否则返回-1；

       注意：

 1.accept的第一个参数为服务器的socket描述字，是服务器开始调用socket()函数生成的，称为监听socket描述字，一个服务器通常仅仅只创建一个监听socket描述字，它在该服务器的生命周期内一直存在。
 2.而accept函数返回的是已连接的socket描述字。内核为每个由服务器进程接受的客户连接创建了一个已连接socket描述字，当服务器完成了对某个客户的服务，相应的已连接socket描述字就被关闭。

(3)、客户端在建立套接字之后，不需要进行地址绑定就可以直接连接服务器。连接服务器的函数为connect()，此函数连接指定参数的服务器，例如IP地址、端口等。

(4)、connect()

 connect()函数的原型如下。
 #include
 #include
 int connect(int sockfd, struct sockaddr* addr, int addrlen); 

5、接受和发送数据（read()、write()）

 (1)、当服务器端在接收到一个客户端的连接后，可以通过套接字描述符进行数据的写入操作。对套接字进行写入的形式和过程与普通文件的操作方式一致，内核会根据文件描述符的值来查找所对应的属性，当为套接字的时候，会调用相对应的内核函数。

 (2)、write()

 int size ;

char data[1024];
 size = write(sockfd, data, 1024);

(3)、使用read()函数可以从套接字描述符中读取数据。在读取数据之前，必须建立套接字并连接。

 (4)、read()

int size ; 
 char data[1024];
 size = read(s, data, 1024);

6、数据处理及套接字关闭（close()）

       close(int sockfd);