Linux网络编程

TCP目录

一、Internet（冷战时期的产物）的发展历史

二、网络模型

1、OSI七层理论模型

2、TCP/IP协议模型（协议族）

三、网络编程基础

1、套接字

2、IP地址

3、端口号——Port

4、字节序

小端字节序

大端字节序

主机字节序——host

网络字节序——network

字节序转换

四、TCP服务器

创建套接字---socket

绑定--bind

监听--listen

等待连接--accept

五、代码实现

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• 一、Internet（冷战时期的产物）的发展历史

  • 1937年,ARAP（阿帕网）问世，互联网雏形，NCP。
  • 1974年，TCP协议问世，不能保证数据准确交互。
  • 1983年，TCP/IP协议问世，能够实现不同类型计算机之间通信，保证数据传输准确性。

• 二、网络模型

  • 协议：事先约定好的一种规则（协议对等）

  • 1、OSI七层理论模型

    • 物、数、网、传、会、表、应

• • • • 应用层：用户/应用程序使用网络的接口。
      • 表示层：对数据进行加密、解密。
      • 会话层：建立通信端点。
      • 传输层：实现点对点通信，保证数据传输的质量。进行差错检测。
      • 网络层：路由寻址。
      • 数据链路层：对数据进行帧格式的封装，进行纠错流控。--帧
      • 物理层：指定物理设备标准（网线、光纤接口类型等），屏蔽底层硬件的差异。--比特流

  • 2、TCP/IP协议模型（协议族）

• • • 应用层：HTTP（超文本传输协议）+‘s’（加密）/FTP/STMP
    • 传输层：
      • TCP:
        • 面向连接的协议（打电话等），关心数据的确认、超时、重传（保证数据传输质量）。
        • 提供有序的、可靠的、全双工的、基于字节流的服务。
        • 应用场景：登录程序（登录账号密码），重要文件。
      • UDP:
        • 无连接的协议（寄信等）但是效率高
        • 应用场景：视频直播（抖音、快手）等流媒体，大型游戏。
    • 网络层：IP     ICMP    IGMP（组播、广播）
    • 网络接口层：SLIP    PPP  Ethernet    ARP

• 3、三次握手

  • 第一次握手:建立连接时，客户端发送SYN包((SYN=i)到服务器，并进入SYN SEND状态，等待服务器确认;

    第二次握手:服务器收到SYN包，必须确认客户的SYN (ACK=i+1 )，同时自己也发送一个SYN包((SYN j)}即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态;

    第三次握手:客户端收到服务器的SYN十ACK包，向服务器发送确认包ACK(ACK=j+1)，此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手，客户端与服务器开始传送数据。

• 三、网络编程基础

• 1、套接字

  • • 网络中不同主机之间进行通信的两个端口的抽象，简化编程。
    • Linux提供了一个socket的套接口，给用户提供了一种使用Linux内核当中集成的各种网络协议。（用户态<--->转化）
    • 套接字的本质就是文件描述符。

  • 2、IP地址

    • IPV4———4个字节
      • 1111 1111 1011 1111  1101 1111 1111 1111
      • 点分十进制：255.191.223.255
      • inet_addr("192.168.87.64")————将点分十进制的IP地址转换网络字节序的二进制形式。
    • IPV6———16个字节

  • 3、端口号——Port

    • unsigned short —— 0—65535
      • 1-1024：系统保留端口
      • 1025-5000：常用应用程序端口
      • 5001-65535：用户自定义端口

  • 4、字节序

    • 小端字节序

      • 当存储多字节数据时，数据的低位放到低地址空间中。——低低小
        • unsigned int a = 0x11223344;
        • unsigned char *p = (unsigned char *)&a;
        • if(*p == 0x44)
          • printf("小端\n");
        • else
          • printf（"大端\n"）;

    • 大端字节序

    • 主机字节序——host

    • 网络字节序——network

    • 字节序转换

      • htons（）将16位(unsigned short)主机字节顺序转网络字节顺序
      • ntohs（）将16位(unsigned short)数量从网络字节顺序转主机字节顺序
      • htonl（）将32位(unsigned long)整数从主机字节顺序转换为网络字节顺序
      • ntohl（）将32位(unsigned long)数量从网络字节顺序转换为主机字节顺序

• 四、TCP服务器

  • sudo service network-manager restart----重启网络服务
  • socket->bind->listen->accept->read/write->close

  • 创建套接字---socket

    • #include 
    • #include  
    • int socket(int domain, int type, int protocol);
    • 功能：在内核当中创建一个端点，并且返回一个文件描述符指向该端点。
    • 参数：
      • domain：
        • AF_UNIX:本地通信
        • AF_INET:网络通信IPV4
      • type
        • SOCK_STREAM:唯一与TCP对应————流式套接字
        • SOCK_DGRAM:唯一与UDP对应————数据报套接字
        • SOCK_RAM:原始套接字
      • protocol：一般传0

  • 绑定--bind

    • #include 
    • #include  
    • int bind(int sockfd, const struct sockaddr*addr, socklen_t addrlen);
    • 功能：为socket所指向套接字分配addr结构中所指定的IP地址
    • 参数：
      • sockfd:socket创建的套接字文件描述符
      • addr  :要绑定的地址
      • addrlen:地址结构体的长度
      • 结构体

        struct sockaddr {
         sa_family_t sa_family; 
        char        sa_data[14];         
         }      
        
        #include      
         #include       
        #include  /* superset of previous */  
        struct sockaddr_in {                  //man  7 ip
        sa_family_t    sin_family;                    /* address family: AF_INET */
        in_port_t      sin_port;                     /* port in network byte order */ 
        struct in_addr sin_addr;                      /* internet address */         
         };    /* Internet address. */ 
        
        struct in_addr { 
        uint32_t       s_addr;     /* address in network byte order */     
         }; 
        struct sockaddr_in saddr;    
        saddr.sin_family = AF_INET;    
        saddr.sin_port   = htons(8888);//将8888转换成网络字节序    
        saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.7.26"); 
        bind(sockfd,(struct sockaddr *)&saddr,sizeof(saddr))  
        

• 返回值:  成功:返回0        失败:返回-1

  • 监听--listen

    • #include          /* See NOTES */
    • #include
    • int listen(int sockfd, int backlog);
    • 功能:让内核将绑定之后的套接字挂起，并且设置监听队列。
    • 参数:
      •   sockfd:绑定之后的流式套接字(SOCK_STREAM).
      •   backlog:队列长度   > 0
      • 返回值:
        •   成功:0
        •   失败:-1

  • 等待连接--accept

  • • #include           /* See NOTES */
    •  #include
    • int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
    • 功能：阻塞等待连接，如果sockfd所对应的监听队列里面有连接请求，accept处理队列队头的请求：创建一个新的套接字文件描述（连接套接字/读写套接字）符与该请求一一对应。
    • 参数：
      • sockfd：监听套接字
      • addr：用于保存对端的IP地址 ---->NULL---->不保存对端的IP地址
      • addrlen：地址结构体的长度---->长度一定要先计算出来
    • 返回值：
      • 成功：返回一个新的套接字文件描述符（连接/读写套接字）与新连接的客户端一一对应
      • 失败：-1
    • * read 去读accpet返回的连接套接字（connfd)时
      • 如果connfd对应的读缓冲区没有数据  ----read 阻塞
      • 如果connfd对应的读缓冲区有数据    ----read 解除阻塞 并且返回实际读到的字节数
      • 如果connfd对应的客户端断开连接    ----read 解除阻塞 并且返回0

    • connect函数

      • #include /* See NOTES */
      • #include
      • int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
      • 功能：系统调用将文件描述符sockfd引用的套接字连接到由addr指定的地址。
      • connect 不会像accept一样返还新的连接套接字
      • 参数
        • sockfd：标识一个套接字。
        • serv_addr：套接字s想要连接的主机地址和端口号。
        • addrlen：name缓冲区的长度。

    五、代码实现

• #include 
  #include 
  #include 
  #include 
  #include 
  #include 
  #include 
  
  int main(int argc, char *argv[])
  { 
      //创建套接字
      int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
      if(-1 == socket)
      {
          perror("socket");
          return -1;
      }
      else
          printf("创建成功\n");
      //绑定
      struct sockaddr_in saddr;
      saddr.sin_family = AF_INET;
      saddr.sin_port = htons(8888);
      saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.5.123");
      if(-1 == bind(sockfd, (struct sockaddr*)&saddr,sizeof(saddr)))
      {
          perror("bind");
          return -1;
      }
      else
          printf("绑定成功\n");
  
      //监听
      if(-1 == listen(sockfd,8))
      {
          perror("listen error\n");
          return -1;
      }
      else 
          printf("listen success\n");
  
      //连接
      struct sockaddr_in caddr;
      int addrlen = sizeof(caddr);
      int connfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&caddr, &addrlen);
      if(-1 == connfd)
      {
          perror("accept error");
          return -1;
      }
      else
          printf("connfd success!!!!!!!\n");
      printf("ip:%s  port:%d\n", inet_ntoa(caddr.sin_addr), ntohs(caddr.sin_port));
      char buf[64] = {0};
      int ret = read(connfd, buf, sizeof(buf)-1);
  
      printf("ret: %d  buf: %s\n" ,ret ,buf);
      return 0;
  }
  

  相关参考以及代码：

• TCP服务器客户端的搭建，以及客户端连接服务器发送信息

• UDP客户端和服务端的搭建

• TCP客户端从服务器进行图片下载

• Linux网络编程创建服务器和客户端建立连接和传输信息-CSDN博客https://blog.csdn.net/only_write_bug/article/details/134730616?spm=1001.2014.3001.5501

网络编程UDP客户端、服务端的搭建-CSDN博客https://blog.csdn.net/only_write_bug/article/details/134783207?spm=1001.2014.3001.5501Linux网络编程客户端从服务端下载图片-CSDN博客https://blog.csdn.net/only_write_bug/article/details/134736467?spm=1001.2014.3001.5501