计算机网络——socket_udp

1.socket
1.1 ip & port
1.2 字节序
大端字节序 & 小端字节序
主机字节序 & 网络字节序
1.3 tcp与udp协议的特点
1.4 udp编程流程
1.5 tcp编程流程
单执行流的编程流程
多进行的编程流程
多线程的编程流程

字节序

1.字节序：CPU对内存的访问顺序
小端字节序：低位放低地址
大端字节序：地位放高地址

**主机字节序：**指的是机器本身的字节序，如果是大端，则主机字节序就是大端，如果是小端，主机字节序就是小端
**网络字节序：**规定网络当中传输的字节序使用打断
意味着：如果是小端机器在传输数据的时候，需要将数据转化成为大端字节序进行传输，对端机器默认传输过来的数据是大端字节序的
**tips:**通常字节序和计算机的架构有关系，最常见的X_86体系架构是小端机器
问题：怎么验证自己的机器是大端机器还是小端机器？

union Data						
{
     	
		int a;
		char b;
};
a = 1;
if(1 == b){
     
	//小端
}
if(1 != b)
{
     
	//大端
}

结论：
1.不管是网络报头部分的IP或者port，还有要传输的真实源数据，都是需要进行转化成为网络字节序来传输的
2. 当通信双方都是小端机器的时候，对于网络报头当中的IP和port还是必须遵守网络字节序的格式进行传输，否则网络链路上面的转发设备就无法正确的转发该条数据
3. 因为双方都是小端机器，我们传输数据可以不用进行字节序的转换
4.当前95%的机器都是小端机器

主机字节序如何转换成为网络字节序：
ip, port
ip: uint32_t
uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
port:uint16_t
uint16_t htons(uint16_t hostshort);
网络字节序如何转换成为主机字节序：
ip, port
ip:
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
port:
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);

TCP与UDP的区别

TCP协议：面向连接，可靠传输，面向字节流
面向连接：TCP通信双方在发送给数据之前，需要先建立连接，才能够发送数据
可靠传输：TCP保证传输的数据是可靠有序的到达对端
面向字节流：
1.对于传输的数据之间是没有明显的数据边界的
2.对于接收方而言，在可以接收数据的情况下，可以接收任意字节的数据
UDP协议：无连接，不可靠，面向数据报
无连接：UDP通信双方在发送数据之前，是不需要进行沟通的，客户端只需要直到服务端的IP和端口，就直接可以发送数据了
不可靠：不保证数据是可靠达到对端的，并且不保证数据是按序到达
面向数据报： UDP对于应用层和传输层数据递交的时候，都是整条数据交付的

创建套接字：
1.接口

int socket(int domain, int type, int protocol);

domin:地址域
指定网络层到底使用什么协议
AF_INET:ipv4版本的ip协议
AF_INET6:ipv6版本的协议
type:套接字类型
SOCK_DGRAM:用户数据报套接字
SOCK STREAM：流式套接字
指定传输层使用什么协议
protocol:协议
SOCK_DGRAM:
1. 指定为0，表示采用默认协议，默认为UDP协议
2. IPPROTO_UDP(17)
SOCK STREAM:
1.指定为0，表示采用默认协议，默认为TCP协议
2. IPPROTO_UDP(6)
eg:
UDP: socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP)
TCP: socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)
2.返回值
返回一个套接字操作句柄，本质上是一个文件描述符
返回值大于等于0，则为创建成功
返回值小于0，则为创建失败
ll /proc/[pid]/fd

创建套接字的意义：
前提：一台设备要进行网络通信，一定是需要有一个网卡设备来发送和接收数据的
ether 00:0c:29:b2:ae:6a
每一个网卡设备都是有一个MAC地址，称之为物理地址
每一块网卡设备当中的MAC地址一定是唯一的
物理地址占用6个字节
将进程和网卡进行绑定，进程可以从网卡当中接收数据，也可以通过网卡进行发送数据

绑定地址信息：
1.绑定IP和端口
服务器既然想要提供某些服务，必须让客户端知道，怎么讲数据传输给服务端，而网络当中传输数据的始胡，是按照IP地址和port来进行传输
细分：
在整个网络链路当中的传输，ip地址起到了作用
当数据到达目标主机之后，是根据端口号来识别到底是哪个进程的数据
2.接口

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

sockfd:套接字描述符（socket函数的返回值）
addr:告诉操作系统内核，当前进程要绑定的地址信息是啥
addrlen:绑定的地址信息长度是多少

struct scckaddr
{
     
	sa_family_t sa_family;//地址域， （AF_INET, AF_INT6）2字节
	char sa_data[14];//14字节
}

总体占用16个字节
注意：struct sockaddr 这个结构体是一个通用的地址信息结构，并不是某一个具体的地址信息结构
3.IPV4版本的IP协议的地址信息结构

struct sockaddr_in //16字节
{
     
	_SOCKADDR_COMMON(SIN_);//地址域 占2个字节（AF_INET, AF）_INET6)
	//typedef uint16_t in_port_t;
	in_port_t sin_port; /* Port number */ //占用2个字节
	struct in_addr sin_addr; /*Internet address */ //占用4字节
	/*Pad to size of struct sockaddr*/
	unsigned char sin_zero[sizeof(struct sockaddr) ,SOCKADDR_COMMON_SIZE, sizeof (in_port_t), sizeof(struct in_addr)];
};
typedef uint32_t in_addr_t;
struct in_addr
{
     
	in_addr_t s_addr;
};

结论：
1.当我们使用IPV4版本的IP协议，写网络程序，绑定地址信息的时候，需要填充struct sockaddr_in结构体来保存服务器的IP和侦听的端口
2.在使用bind函数的时候，需要将struct sockaddr_in 结构体强转为struct sockaddr结构体
3.对于struct sockaddr_in和struct sockadd这两个结构体而言，前面两个字节都表示地址域，当我们强转struct sockaddr_in结构体传入内核之后，内核时通过前面两个字节（地址域），来确定后续的空间如何进行读取
4.struct sockaddr结构体是地址信息通用结构体
AF_UNIX:本机上面的进程减通信
5.好处：bind函数不需要针对特定的协议，准备不同类型的参数，只需要准备一个通用的地址信息结构即可
addrlen:地址信息长度
sizeof(struct sockaddr_in)//16
sizeof(struct sockaddr_un)//110
——————————————网络通信前期的工作就完成了———————————————
UDP-socket数据收发
sendto
recvfrom
UDP通信代码

in_addr_t inet_addr(const char* cp);
cp:类型char*,接收字符串
返回值：uint32_t ==> 返回的整数是已经从主机字节序转换成为网络字节序的

验证：
1.sockfd是不是文件描述符？
ll /proc/[pid]/fd
2.是否绑定成功端口了？
netstat -anp ==> 可以查看当前操作系统端口占用情况
udp 172.16.99.129:19999 0.0.0.0:*
当前19999端口是被udp协议所占用
当前服务端侦听ip和端口
表示能够接收客户端ip地址和端口
0.0.0.0：表示任意IP

//*表示任意端口

bind：Address already in use
想绑定的端口，已经被其他进程所绑定了，绑定失败了

1.UDP发送接口

ssize_t sendto(int sockfd, const void* buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr* dest_addr, socklen_t addrlen);

sockfd:套接字描述符
buf:待发送数据
len: 数据长度
flags:标志位
0：阻塞发送
dest_addr:消息接收方的地址信息结构，（要将数据发送到哪里去）
addrlen:地址信息长度
2.接收接口

ssize_t recvfrom(int sockfd, void* buf, size_t len, int flags, struct sockaddr* src_addr, socklen_t* addrlen);

sockfd:套接字描述符
buf：缓冲区，接收回来的数据存放的缓冲区
read（fd, buf, sizeof(buf) - 1）
len: 最大接收能力
flags: 0 阻塞接收
src_addr:消息发送方的地址信息结构
本质上是一个出参，recvfrom函数进行填充数据结构
作用：可以知道发送方的地址信息结构，便于回复应答
addrlen:输入输出型参数
1.一方面：告诉recvfrom函数，我们准备的地址信息结构的长度
2.二方面：recvfrom函数告诉我们发送方具体的地址信息长度

3.关闭套接字
int close(int fd)
1.客户端真实的绑定的ip和端口
0.0.0.0 ：34088
0.0.0.0 ：绑定本机的任意一块网卡
2.服务端拿到的IP和端口
65535 FFFFFFFF ==> 65535
3.对比是否一致
不一致，sendto
客户端：创建套接字，发送数据，接收数据，关闭套接字
服务端：创建套接字，绑定地址信息，接收数据，发送数据，关闭套接字
udp.hpp =>head-only风格，定义和实现在一起
创建套接字，接收，发送，关闭，绑定
cli.cpp
=> 包含udp.hpp
svr.cpp
=> 包含udp.hpp