计算机网络(2)——TCP/UDP的编程流程

本次将计算机网络概述中所提到的知识点一一展开，作为个人学习记录和复习参考。
TCP编程流程
TCP特点：面向对象的，可靠的字节流服务。
明确我们TCP网络编程的上层协议如HTTP，FTP分别是浏览器方式和FTP传输文件的形式，这些都是具体的业务形式，目前不做考虑。
下层协议使用的就是TCP&IP&ARP/RARP。
TCP协议是基于C/S架构，故我们分为：
服务器端：socket bind listen accept(和谁绑定) recv/send close
客户端：socket connect(发起链接) recv/send close
#include //必要头文件
#include
#include
#include
以上是他们在编程时需要调用的函数
int socket(int domain,int type,int pro);//创建socket//返回-1出错，返回文件描述符正确//类比open
domain:使用的协议簇 AF_INET//地址族 PF_INET//协议族 宏替换的数值相同
type:具体的协议 TCP:SOCK_STREAM UDP:SOCK_DGRAM
pro:默认给0，比起协议簇更加具体的协议
在申请好连接用的套接字后，申请两个struct sockaddr_in ser,cli 并且memset清理内存一次，目前用不到全部数据，以免出错。再进行逐个赋值操作，详见后文

int bind(int sockfd,struct sockaddr *seraddr,int len);//绑定，通过IP和端口号就可以找到本程序，失败返回返回-1，成功返回0
bind相当于告知服务器所在的端口号和IP地址，进行绑定命名，可以从外部进行访问
这里一般会用res接受返回值，只作为判断成功与否的标志，后续不用
sockfd:文件描述符
seraddr: 服务器的IP地址的结构体地址
len:指定的服务器结构体长度
给出一个socket结构体,表示IP地址和端口号sockaddr_in
struct sockadder_in//socket专用地址
{
sa_family_t sin_family;//地址族
u_int16_t sin_port;//端口号
struct in_addr sin_addr;//IP地址
}
拓展：端口号是标识机器上运行的进程唯一端口
0-1024端口是系统预留，不允许普通用户使用，比如80 外部服务器专用端口与 21 FTP专用端口
1025-5000 网络服务预留
总计0-65535端口
struct in_addr
{
u_int32_t s_addr;
}
主机字节序：ARM,手机大端模式 Interx86也就是pc机，小端模式//高位存在高地址
网络字节序：在进行网络传输时都是使用大端模式，顺便一提，stack地址是从高到低，heap地址是从低到高，这和他们在4G虚拟空间的增长方向有关。

#include
#includeIP地址转化的函数头文件
主机网络字节序的转换
IP地址正好就是无符号类型的short数据(16位)转换数据有相关函数
in_addr_t inet_addr()
int inet_aton()
char* inet_ntoa()
在赋值端口号的时候需要转换数据类型。
他们的地址转化函数需要看看，一共有四种：
htonl 主机到网络 long int
htons 主机到网络 short int
ntohl 网络到主机 long int
ntohs 网络到主机 short int
bind出错的原因1.IP地址不对2.端口号被占用或没权限使用
输出的数据问题出错？最后一个buff[strlen(buff0-1)] = 0;的问题？

int listen(int sockfd,int size);//监听套接字
//启动监听//早期版本可能有多个客户同时发起链接，早期叫做监听队列
//现在分为两个部分：
已完成连接的队列//size+1就是指的是已经完成三次握手，但没有被应用程序处理的的队列，也就是最大监听队列的长度，超过则不再接受客户的连接，可以说是在内核区的一个缓存区，当被使用时，可以在队列中等待。
//正在进行三次握手的队列
正在完成连接的队列

int accept(int sockfd,struct sockaddr* cliaddr,int *len);//也会阻塞，等待链接，可以说这里是服务器等待客户端的请求，真正作用是从已经完成三次握手的链接中取出一个

cliaddr:来电显示，获取客户端IP地址，传入的socket类似于门铃的套接字
返回值返回的是维护本次连接的文件描述符，也就是说返回本次与客户端服务的真正套接字，和谁进行通讯功能，成功返回链接的文件标识符(也就是socket的一种)，失败返回-1
在accept中最后一个参数为指针，在bind中最后一个参数为整数
下面的recv和send操作的fd是accept返回的fd
int recv(int fd//文件描述符,void *buff,size_t buffsize,int flag);//获取数据//会阻塞，成功返回获取的数据个数

flag:标记，其他和read很像，按照read的方式走
int send(int fd//文件描述符,void *buff,int datasize,int flag);//发送数据//给客户端发送数据//失败返回负值
其中flag一般都给0，不用。
每次连接后要一直传输数据，用while(1)循环，内部发送数据,while循环如果在accept之前，listen之后，那么就可以实现多客户访问服务器，每次对一个客户服务完应该close当前socket
close(int fd);//关闭本次链接，而不关闭门铃套接字(提供C/S链接的套接字)，关闭的是accept返回的文件描述符，在全部结束时，可以关闭门铃套接字
以上为服务器端的代码实现。

客户端的代码实现
int socket(int domain,int type,int pro);//同服务器
int connect(int sockfd,(struct sockaddr*)seraddr,int len);//与哪一个服务器链接
返回：-1链接不成功
send(int cil,void * buff,int datasize,int flag);//客户端先发送请求，接受服务器的回复//
recv(int cil,void *buff,int buffsize,int flag);
close(int sockfd);
这个流程下来有缺点，无法同时响应多个客户端连接服务器，需要I/O复用才可响应多个客户端的连接

UDP编程流程
UDP的特点： 无连接 不可靠的 数据报服务
无连接：两个主机可以直接发送数据，不需要建立连接//发短信，不需要双方共同确认
不可靠：UDP不保证数据能够到达对端，不保证数据的完整性和正确性，乱序重复都不做处理。
数据报服务：数据是一段一段的，数据有截断区分。
UDP编程流程
和TCP有很大区别的收发函数：
int recvfrom(int sockfd,void * buff,size_t len,int flag,struct sockaddr*src_addr//获取到是从哪里来的数据的结构体,socklen * len);
因为是无连接的协议，所以每次传输数据必须携带来源方的端口和IP，也就是sockaddr结构体的内容，故sendto和recvfrom都需要填充sockaddr。

int sendto(int sockfd,void * buff,size_t len,int flag,struct sockaddr*dest_addr//获取到是从哪里来的数据的结构体,socklen len//最后这个是个整数，不是地址);

服务器端：//一般来说是被动请求服务的主机，IP，端口固定
socket() bind() recvfrom() sendto()
服务器端的sendto()中//在最后一个len参数，是接受的长度客户端请求，最小值应该是cli本身的长度，也就是客户端的大小，当然可设置更大，但是没必要
sendto() close()
客户端：//相反，主动请求服务的。
socket() bind() sendto() recvfrom() close()
客户端的recvfrom()//这里的后两个参数可以省略，因为在sockaddr中已经指明已经指明了要传送给的服务器名和长度
注意：在客户端编程时，需要判断argc是否大于3，因为无连接的情况，传输数据必须指定目标地址和端口
总是客户端先发起第一次数据
TCP在没有断开链接的时候，新开的客户端都无法联机(需要I/O复用才可以实现高并发处理链接)
而UDP因为没有连接，所以不管是谁发的，服务器都接受，只要客户端IP和端口写正确就行。

对于socket编程的一些总结
TCP在进行连接前Server需要绑定当前连接，也就是accept(cli)操作，在accept之前先申请门铃socket，和bind(ser)，在bind前需要指明ser的内容，然后绑定本套接字和主机，使用完本次链接，应关闭accept所生成的实际连接的套接字
在需要输入(struct sockaddr*)&ser 之后紧接的是sizeof(ser) 而当出现(struct sockaddr*)&cli后，需要&len,这个len需要提前声明，是cli的长度，不声明会报错。

Client需要connect(&ser)操作，connect可以认为是与谁连接绑定，需要&ser，
在需要输入(struct sockaddr*)&ser 之后紧接的是sizeof(ser) ，一个整型，而当出现(struct sockaddr*)&cli后，需要&len,是一个指针，这个len需要提前声明，是cli的长度。

UDP在进行链接时不需要绑定链接，发送数据直接到网卡，接收数据直接从网卡读取，但是Server需要绑定端口IP，也就是bind(ser)，在bind前需要指明ser的内容，接下来只要接收发送数据即可
但是UDP的发送和接受是sendto，recvfrom这两个的前四个参数和TCP一样，套接字，发送/接收的内容 发送/接收长度，flag值，最后多加两个参数，sendto是(struct sockaddr*)&ser/cli和sizeof(ser/cli), recvfrom是(struct sockaddr*)&cli/ser和&len
注意好后两个参数是给谁发的指针和谁收的指针就可以
另外在client中recvfrom的后两个参数可以忽略(貌似服务器的也可以忽略？服务器里的cli是由client实时传递过去的，，他不等待某一个具体的客户端，不能省略)
recvfrom最后取地址，sendto最后是取长度