Linux网络编程（网络编程基础）

协议

协议是双方共同指定的一组规则, 在网络通信中表示通信双方传递数据和解释数据的一组规则.

IP协议:在网络层
TCP协议:面向连接的, 安全的,可靠的数据流传输协议.
UDP协议:面向无连接的, 不安全的,不可靠的数据报传输.

OSI7层模型

物数网传会表应

应用层: 主要就是应用程序, ftp ssh email http
表示层: 进行编解码和翻译工作
会话层: 建立会话和保持会话
传输层: 定义了端端端的传输, TCP UDP协议
网络层: 定义了点到点的传输, IP协议----路由器
数据链路层: 数据校验, 定义了数据格式–帧, ARP协议 RARP协议
物理层: 通信介质-双绞线, 光纤 调制解调器modemn(模数转换和数模转换)

TCP四层模型

应用层: 对应会话层,表示层和应用层
传输层: 对应传输层
网络层: 对应网络层
网络接口层: 对应于物理层和数据链路层

数据通信过程

在发送方是数据层层打包过程, 在接收方是层层解包过程.

网络应用程序常见的两种设计模式

1. C/S模式:
   优点:可以安装在本地, 可以缓存数据, 协议的选择灵活,
   缺点:客户端工具需要有程序员开发, 开发周期长工作量大;
   需要本地安装, 对客户的电脑安全有一定影响.
2. B/S模式:
   浏览器/web服务器模式.
   优点:浏览器不用开发, 开发周期短,工作量小
   缺点: 只能选择http协议, 协议选择受限制, 不能缓存数据, 效率受影响.
3. 以太网帧格式:
   ARP协议: 通过对方的IP地址获取MAC地址.

字节序问题

1. 大端字节序:也叫高端字节序(网络字节序), 是高端地址存放低位数据, 低端地址存放高位数据
2. 小端字节序:也叫低端字节序, 是低地址存放低位数据, 高地址存放高位数据

使用联合体来验证字节序

#include 
#include 

union {
    short s;
    char c[sizeof(short)];
} un2;

union {
	int s;
	char c[sizeof(int)];
}un4;

int main()
{
	printf("[%d][%d][%d]\n", sizeof(short), sizeof(int), sizeof(long int));

	//测试short类型
    un2.s = 0x0102;// 0x0102 =? 16*16+2
    printf("%d,%d,%d\n",un2.c[0],un2.c[1],un2.s);

	//测试int类型
	//un4.s = 0x12345678;
	un4.s = 0x01020304;
	printf("%d,%d,%d,%d,%d\n", un4.c[0], un4.c[1], un4.c[2], un4.c[3], un4.s);
    return 0;
}

#include 
#include 
int main(int argc, char **argv)
{
    union {
        short s;
        char c[sizeof(short)];
    } un;
    un.s = 0x0102;
    if(sizeof(short)==2) 
	{
        if(un.c[0]==1 && un.c[1] == 2)
		{
            printf("big-endian\n");
		}
        else if (un.c[0] == 2 && un.c[1] == 1)
		{
            printf("little-endian\n");
		}
        else
		{
            printf("unknown\n");
		}
    } 
	else
	{
        printf("sizeof(short)= %d\n",sizeof(short));
	}

	return 0;
}

服务端开发流程

1. 创建socket,返回一个文件描述符lfd—socket()
   –该文件描述符用于监听客户端连接
2. 将lfd和IP PORT进行绑定----bind()
3. 将lfd由主动变为被动监听----listen()
4. 接受一个新的连接,得到一个文件描述符cfd----accept()
   —该文件描述符是用于和客户端进行通信的
   注：调用accept函数不是新建一个连接，而是从已连接队列中取出一个可用连接。
5. while(1)
   {
   接收数据—read或者recv
   发送数据—write或者send
   }
6. 关闭文件描述符----close(lfd) close(cfd);

server.c

//服务端程序
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main()
{
	//创建socket
	//int socket(int domain, int type, int protocol);
	int lfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if(lfd<0)
	{
		perror("socket error");
		return -1;
	}
	
	//int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
	//绑定
	struct sockaddr_in serv;
	bzero(&serv, sizeof(serv));
	serv.sin_family = AF_INET;
	serv.sin_port = htons(8888);
	serv.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //表示使用本地任意可用IP
	int ret = bind(lfd, (struct sockaddr *)&serv, sizeof(serv));
	if(ret<0)
	{
		perror("bind error");	
		return -1;
	}

	//监听
	//int listen(int sockfd, int backlog);
	listen(lfd, 128);

	//int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
	struct sockaddr_in client;
	socklen_t len = sizeof(client);
	int cfd = accept(lfd, (struct sockaddr *)&client, &len);  //len是一个输入输出参数
	//const char *inet_ntop(int af, const void *src, char *dst, socklen_t size);
	
	//获取client端的IP和端口
	char sIP[16];
	memset(sIP, 0x00, sizeof(sIP));
	printf("client-->IP:[%s],PORT:[%d]\n", inet_ntop(AF_INET, &client.sin_addr.s_addr, sIP, sizeof(sIP)), ntohs(client.sin_port));
	printf("lfd==[%d], cfd==[%d]\n", lfd, cfd);

	int i = 0;
	int n = 0;
	char buf[1024];

	while(1)
	{
		//读数据
		memset(buf, 0x00, sizeof(buf));
		n = read(cfd, buf, sizeof(buf));
		if(n<=0)
		{
			printf("read error or client close, n==[%d]\n", n);
			break;
		}
		printf("n==[%d], buf==[%s]\n", n, buf);	

		for(i=0; i<n; i++)
		{
			buf[i] = toupper(buf[i]);
		}

		//发送数据
		write(cfd, buf, n);
	}

	//关闭监听文件描述符和通信文件描述符
	close(lfd);
	close(cfd);
	
	return 0;
}

客户端的开发流程

1. 创建socket, 返回一个文件描述符cfd—socket()
   —该文件描述符是用于和服务端通信
2. 连接服务端—connect()
3. while(1)
   {
   //发送数据—write或者send
   //接收数据—read或者recv
   }
4. close(cfd)

client.c

//客户端代码
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main()
{
	//创建socket---用于和服务端进行通信
	int cfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if(cfd<0)
	{
		perror("socket error");
		return -1;
	}

	//连接服务端
	//int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
	struct sockaddr_in serv;
	serv.sin_family = AF_INET;
	serv.sin_port = htons(8888);
	inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serv.sin_addr.s_addr);
	printf("[%x]\n", serv.sin_addr.s_addr);
	int ret = connect(cfd, (struct sockaddr *)&serv, sizeof(serv));
	if(ret<0)
	{
		perror("connect error");
		return -1;
	}	

	int n = 0;
	char buf[256];
	while(1)
	{
		//读标准输入数据
		memset(buf, 0x00, sizeof(buf));
		n = read(STDIN_FILENO, buf, sizeof(buf));
		
		//发送数据
		write(cfd, buf, n);

		//读服务端发来的数据
		memset(buf, 0x00, sizeof(buf));
		n = read(cfd, buf, sizeof(buf));
		if(n<=0)
		{
			printf("read error or server closed, n==[%d]\n", n);
			break;
		}
		printf("n==[%d], buf==[%s]\n", n, buf);
	}

	//关闭套接字cfd
	close(cfd);

	return 0;
}