go语言网络web编程基础 -- TCP/IP和UDP

首先我们先复习一下 TCP的内容，众所周知TCP为有链接的传输，而链接本质就是socket的链接 socket就是ip地址+端口号。
socket 编程：
在网络通信过程中，socket一定是成对出现
通信过程：
1.mac地址（不需要用户指定） （ARP协议）Ip —> mac
2.IP地址 （需要用户指定） — 确定主机
3.port端口号(需要用户指定) — 确定程序
一、不能使用系统占用的默认端口。 5000+的端口供我们使用（8080）
二、65535为端口上限

网络应用设计模式分为以下两种：
c/s：优：数据传输效率高、协议选择灵活。缺：工作量打、安全性构成威胁。
b/s：优：开发工作较小、不受平台限制、安全威胁小 。 缺：缓存数据差、协议选择不灵活。

由于现代社会互联网企业蛀牙
TCP-CS服务器：

服务器：

1. 创建监听socket listener := net.Listen(“TCP”,“IP+port”) ---- 服务器自己的IP和port
2. 启动监听 conn := listener.Accept() conn 用于通信的socket
3. conn.Read(buf)
4. 处理使用 数据
5. conn.Write()
6. 关闭 listener
   下面为代码实例

func main01(){
	//指定服务器 通信协议、IP地址、port。创建一个用于监听的socket
	listen,err := net.Listen("tcp","127.0.0.1:8000")
	if err!= nil{
		fmt.Println("net.Listen err:", err)
		return
	}
	defer listen.Close()
	fmt.Println("服务器等待客户端建立链接。。。。")
	//阻塞监听客户端链接请求,成功建立连接，返回用于通信的socket
	conn,err := listen.Accept()
	if err!= nil{
		fmt.Println("listen.Accept() err:", err)
		return
	}
	defer conn.Close()
	fmt.Println("服务器和客户端成功建立链接！")
	//读取客户端发送的数据
	buf := make([]byte,4096)
	n,err:= conn.Read(buf)
	if err!=nil{
		fmt.Println("conn.Read() err:",err)
		return
	}

	//处理数据--打印
	fmt.Println("服务器读取到数据",string(buf[:n]))

}

客户机：

1. conn,err := net.Dial(“tcp”,服务器的IP+port)
2. 写数据给 服务器 conn.Write()
3. 读取服务器回发的 数据 conn.Read()
4. conn.Close()

下面为代码实例

func main02(){
	conn,err:=net.Dial("tcp","127.0.0.1:8000")
	if err!= nil{
		fmt.Println("net.Dial err:",err)
		return
	}
	defer conn.Close()

	//主动写数据给服务器
	conn.Write([]byte("Are you Ready?"))
	buf := make([]byte,4096)
	//接受服务器回发的数据
	n,err := conn.Read(buf)
	if err!= nil{
		fmt.Println("conn.Read err:",err)
		return
	}
	conn.Write(buf[:n])   //读多少写多少，原封不动
	//处理数据 -- 打印
	fmt.Println("服务器回发：",string(buf[:n]))
}

TCP-CS并发服务器：

1. 创建 监听套接字 listener := net.Listen(“tcp”,服务器IP+port)
2. defer listener.Close()
3. for 循环 阻塞监听 客户端连接事件 conn:= listener.Accept()
4. 创建 go程 对应每一个客户端进行数据通信 go HandlerConnet()
5. 实现 HandlerConnet(conn net.Conn) 1) defer conn.Close 2) 获取成功链接的客户端Addr conn.RemoteAddr() 3）for 循环读取客户端发送的数据 conn.Read(buf) 4）处理数据 小写 --- 大写 5)回写转换后的数据 conn.Write(buf[:n])

服务器判断关闭：
Read读客户端 ，返回0 ------ 对端关闭！
nc 命令发送结束符号，结尾会默认带 ‘\n’ 。

下面给出一个并发服务器的例子源代码

import (
	"fmt"
	"net"
	"strings"
)
//所有对于socket的操作都在函数内
func HandlerConnect(conn net.Conn){
	defer conn.Close()
	//获取连接的客户端 Addr
	addr := conn.RemoteAddr()
	fmt.Println(addr,"客户端成功建立连接！")
	//循环读取客户端发出的数据
	buf := make([]byte,4096)
	for{
		n,err:=conn.Read(buf)
		if "exit\n" == string(buf[:n]) || "exit\r\n" == string(buf[:n]){
			fmt.Println("服务器接受到客户端退出请求，关闭")
			return
		}
		if n==0{
			fmt.Println("服务器检测到客户端已关闭，断开连接！！！")
			return
		}
		if err!= nil{
			fmt.Println("conn.Read err:",err)
			return
		}
		fmt.Println("服务器读取到的数据：",string(buf[:n]))    //使用数据
		//小写转大写，回发给客户端
		strings.ToUpper(string(buf[:n]))
		//小写转大写，回发给客户端
		conn.Write([]byte(strings.ToUpper(string(buf[:n]))))
	}
}
func main(){
	listener ,err := net.Listen("tcp","127.0.0.1:8001")
	if err!= nil{
		fmt.Println("net.Listen err :",err)
		return
	}
	defer listener.Close()

	//监听客户端连接请求
	for{
		conn,err := listener.Accept()
		if err!= nil{
			fmt.Println("listener.Accept err:",err)
			return
		}

		//具体完成服务器和客户端的数据通信
		go HandlerConnect(conn)
	}
}

TCP - CS 并发客户端：

1. 匿名go程，获取键盘输入，写给服务器
2. for循环读取服务器回发数据
3. （发送数据的时候，默认在结尾自带‘\r\n’）

源码如下

import (
	"fmt"
	"net"
	"os"
)

func main()  {
	//主动发起连接请求
	conn,err := net.Dial("tcp","127.0.0.1:8001")
	if err!=nil{
		fmt.Println("net.Dial err:",err)
		return
	}
	defer conn.Close()
	//获取用户键盘输入（stdin），将输入数据发送费
	go func(){
		str := make([]byte,4096)
		for{
			n,err:=os.Stdin.Read(str)
			if err!=nil{
				fmt.Println("os.Stdin.Read err:",err)
				continue
			}
			//写给服务器,读多少，写多少
			conn.Write(str[:n])
		}
	}()
	//回显服务器回发的大写数据
	buf := make([]byte,4096)
	for{
		n,err:=conn.Read(buf)
		if n==0{
			fmt.Println("检查到服务器关闭，客户端也关闭")
			return
		}
		if err!= nil{
			fmt.Println("conn.Read err:",err)
			return
		}
		fmt.Println("客户端读到服务器回发：",string(buf[:n]))
	}
}

TCP通信过程：

三次握手：

1. 主动发起请求端，发送SYN
2. 被动建立连接请求端，应答ACK 同时发送SYN
3. 主动发起请求端，发送应答ACK
   标志TCP三次握手建立完成。 – server：Accept() 返回 – client：Dial() 返回。

四次挥手：

1. 主动关闭请求端，发送FIN
2. 被动关闭连接请求端，应答ACK 。。 标志 ：半关闭完成 ----- close
3. 被动关闭连接请求端，发送FIN
4. 主动关闭连接请求端，应答ACK 。。 标志：四次挥手完成 ----- close()

下面我们给出一个TCP的几种状态转换图：

查看状态命令：
Windows：netstat -an | findstr 8001(端口号)
Linux : netstat -apn | grep 8001

下面我们讲一下UDP的通信使用

udp服务器和tcp服务器创建方式的不同在于首先要创建一个server端地址结构，再对封装的地址结构进行操作
UDP服务器:

1. 创建server端地址结构 (IP+port) net.ResolveUDPAddr()
2. 创建用于通信的socket ,绑定地址结构 udpConn = net.ListenUDP()
3. defer udpConn.close()
4. 读取客户端发送数据 ReadFromUDP() 返回三个值，分别是读取到的字节数，客户端的地址（cltAddr = IP+port），error
5. 写数据给客户端 WriteToUDP(“待写数据”，cltAddr)

下面给出一个简单的UDP服务器，当接受到信息的时候，会写回系统的当前时间

package main

import (
	"fmt"
	"net"
	"time"
)

func main(){
	//组织一个UDP结构，指定服务器的IP+port
	strAddr,err:=net.ResolveUDPAddr("udp","127.0.0.1:8003")
	if err !=nil{
		fmt.Println("ResolveUDPAddrerr :",err)
		return
	}
	fmt.Println("udp 服务器地址结构，创建完成！")
	//创建用通信的SOCKET
	udpConn,err :=net.ListenUDP("udp",strAddr)
	if err!= nil{
		fmt.Println("LIstenUDP err:",err)
		return
	}
	defer udpConn.Close()
	fmt.Println("udp 服务器通信socket创建完成！！！")
	//读取客户端发送的数据
	buf := make([]byte,4096)
	//返回三个值，分别是读取到的字节数，客户端的地址，error
	n,cltAddr,err:=udpConn.ReadFromUDP(buf)      //clientAddr
	if err!=nil{
		fmt.Println("ReadFromUDP err:",err)
		return
	}
	fmt.Printf("服务器读到 %v 的数据：%s \n",cltAddr,string(buf[:n]))

	//提取系统当前时间
	daytime := time.Now().String()
	//回写数据给客户端
	_ ,err =udpConn.WriteToUDP([]byte(daytime),cltAddr)
	if err!=nil{
		fmt.Println("WriteToUDP err:",err)
		return
	}


}

我们如果需要将udp服务器改为并发的，则需要如下一样

func main(){
	//组织一个UDP结构，指定服务器的IP+port
	strAddr,err:=net.ResolveUDPAddr("udp","127.0.0.1:8003")
	if err !=nil{
		fmt.Println("ResolveUDPAddrerr :",err)
		return
	}
	fmt.Println("udp 服务器地址结构，创建完成！")
	//创建用通信的SOCKET
	udpConn,err :=net.ListenUDP("udp",strAddr)
	if err!= nil{
		fmt.Println("LIstenUDP err:",err)
		return
	}
	defer udpConn.Close()
	fmt.Println("udp 服务器通信socket创建完成！！！")
	//读取客户端发送的数据
	buf := make([]byte,4096)

	//并发需要将读和写这件事循环
	for{
		//返回三个值，分别是读取到的字节数，客户端的地址，error
		n,cltAddr,err:=udpConn.ReadFromUDP(buf)      //clientAddr
		if err!=nil{
			fmt.Println("ReadFromUDP err:",err)
			return
		}
		fmt.Printf("服务器读到 %v 的数据：%s \n",cltAddr,string(buf[:n]))

		go func() {
			//提取系统当前时间
			daytime := time.Now().String()
			//回写数据给客户端
			_ ,err =udpConn.WriteToUDP([]byte(daytime),cltAddr)
			if err!=nil{
				fmt.Println("WriteToUDP err:",err)
				return
			}
		}()
	}
}

UDP客户端：
参考TCP，需要改动的是net.Dial
net.Dial(“udp”,server 的IP+port)