网络、网络协议模型、UDP编程——计算机网络——day01
今天来到了网络编程，主要讲了网络、网络协议模型以及UDP编程
网络
网络主要是进行：数据传输和数据共享
网络协议模型
OSI协议模型
应用层 实际发送的数据
表示层 发送的数据是否加密
会话层 是否建立会话连接
传输层 数据传输的方式（数据报、流式）
网络层 数据的路由(如何从一个局域网到达另一个局域网) IP地址
数据链路层 局域网下如何通信
物理层 物理介质的连接
TCP/IP协议模型
应用层 传输的数据
传输层 传输的方式
网络层 数据如何从一台主机到达另一台主机
网络接口层 物理介质的连接
应用层
应用层主要的传输协议有：
HTTP 超文本传输协议
HTTPS
FTP 文件传输协议
TFTP 简单文本传输协议
SMTP 邮件传输协议
MQTT
TELNET
..
传输层
UDP 用户数据报协议
特点:
1.实现机制简单
2.资源开销小
3.不安全不可靠
TCP 传输控制协议
特点:
1.实现机制复杂
2.资源开销大
3.安全可靠
网络层
网络层这块主要讲一下IPv4
IP地址:唯一标识网络中一台主机的标号
IP地址:网络位 + 主机位
子网掩码:用来标识IP地址的网络位和主机位
子网掩码是1的部分表示IP地址的网络位
子网掩码是0的部分表示IP地址的主机位
网段号:网络位不变,主机位全为0,表示网段号
广播地址:网络位不变,主机位全为1,表示广播地址
IP地址类型:
A类
1.0.0.0 - 126.255.255.255
子网掩码:255.0.0.0
管理超大规模网络
10.0.0.0 - 10.255.255.255
B类
128.0.0.0 - 191.255.255.255
子网掩码:255.255.0.0
管理大中规模型网络
172.16.0.0 - 172.31.255.255
C类
192.0.0.0 - 223.255.255.255
子网掩码:255.255.255.0
管理中小规模型网络
192.168.0.0 - 192.168.255.255
D类
224.0.0.0 - 239.0.0.0
用于组播
E类
240.0.0.0 - 255.255.255.255
用于实验
UDP编程
也是进程间socket套接字编程
1.发端
socket
int socket(int domain, int type, int protocol);
功能:
创建一个用来通信的文件描述符
参数:
domain:使用的协议族 AF_INET (IPv4协议族)
type:套接字类型
SOCK_STREAM:流式套接字
SOCK_DGRAM:数据报套接字
SOCK_RAW:原始套接字
protocol:协议
默认为0
返回值:
成功返回文件描述符
失败返回-1
sendto
ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
功能:
利用套接字向指定地址发送数据信息
参数:
sockfd:套接字文件描述符
buf:发送数据空间首地址
len:发送数据的长度
flags:属性默认为0
dest_addr:目的地址信息存放的空间首地址
addrlen:目的地址的长度
struct sockaddr_in {
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 */
};
返回值:
成功返回实际发送字节数
失败返回-1
recvfrom
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
功能:
从套接字中接收数据
参数:
sockfd:套接字文件描述符
buf:存放数据空间首地址
flags:属性 默认为0
src_addr:存放IP地址信息的空间首地址
addrlen:存放接收到IP地址大小空间的首地址
返回值:
成功返回实际接收字节数
失败返回-1
inet_addr、htons
inet_addr:
in_addr_t inet_addr(const char *cp);
功能：
将字符串IP地址转换为内存中的IP地址
htons
uint16_t htons(uint16_t hostshort);
功能:
将本地字节序转换为网络的大端字节序
eg：编写程序实现从终端接收字符串发送给 windows软件调试助手,并接受软件助手的回复,显示在终端屏幕上
#include"head.h"
int main(void)
{
int sockfd = 0;
struct sockaddr_in recvaddr;
struct sockaddr_in addc;
char tmpbuff[1024] = {"hello world"}; //发送的字符串
char recvbuff[1024] = {0};
ssize_t nsize = 0;
socklen_t addrlen;
sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0); //参数1：IPv4协议族；参数2：数据报套接字；参数3：协议，默认为0
if(-1 == sockfd)
{
perror("fail to socket");
return -1;
}
recvaddr.sin_family = AF_INET;
recvaddr.sin_port = htons(50000); //将端口50000转为网络的大端模式
recvaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.104");//将字符串IP地址转为内存中的IP地址
addrlen = sizeof(addc);
nsize = sendto(sockfd,tmpbuff,strlen(tmpbuff),0,(struct sockaddr *)&recvaddr,sizeof(recvaddr));
if(-1 == nsize)
{
perror("fail to sendto");
return -1;
}
printf("成功发送 %ld 字节!\n",nsize);
recvfrom(sockfd,recvbuff,sizeof(recvbuff),0,(struct sockaddr *)&addc,&addrlen); //接收
printf("%s",recvbuff);
close(sockfd);
return 0;
}
结果：
我们可以看到
发端：socket -> sendto -> close
收端: socket -> bind -> recvfrom -> close
UDP需要注意的细节点
1.UDP是无连接,发端退出,收端没有任何影响
2.UDP发送数据上限,最好不要超过1500个字节
3.UDP是不安全不可靠的,连续且快速的传输数据容易产生数据丢失
UDP包头长度:8个字节
分别是：源端口号（2个字节）
目的端口号（2个字节）
长度（2个字节）
校验和（2个字节）
eg：要求在不同主机中编写两个程序,实现全双工聊天功能
1.进入软件后接收当前用户的昵称
2.显示的格式为 对方用户昵称(对方IP:对方端口)>接收到的内容
3.用户输入".quit"退出聊天
4.网络通信时收发结构体
struct person
{
char name[32];
char text[512];
};
head.h
#ifndef __HEAD_H__
#define __HEAD_H__
#include client.c
#include"head.h"
int sockfd = 0;
struct sockaddr_in sendaddr;
struct sockaddr_in recvaddr;
ssize_t nsize = 0;
socklen_t addrlen = sizeof(recvaddr);
void *threadSend(void *arg) //发端
{
struct person user;
scanf("%s",user.name);
nsize = sendto(sockfd,user.name,strlen(user.name),0,(struct sockaddr *)&sendaddr,sizeof(sendaddr));
if(-1 == nsize)
{
perror("fail to sendto");
return NULL;
}
while(1)
{
memset(&user.text,0,sizeof(user.text));
scanf("%s",user.text);
nsize = sendto(sockfd,user.text,strlen(user.text),0,(struct sockaddr *)&sendaddr,sizeof(sendaddr));
if(-1 == nsize)
{
perror("fail to sendto");
return NULL;
}
if(!strcmp(user.text,".quit"))
{
break;
}
}
}
void *threadRecv(void *arg)
{
struct person user;
nsize = recvfrom(sockfd,user.name,sizeof(user.name),0,(struct sockaddr *)&recvaddr,&addrlen); //首先接收名字
if(-1 == nsize)
{
perror("fail to recvfrom");
return NULL;
}
while(1)
{
memset(&user.text,0,sizeof(user.text)); //刷新
nsize = recvfrom(sockfd,user.text,sizeof(user.text),0,(struct sockaddr *)&recvaddr,&addrlen);
if(-1 == nsize)
{
perror("fail to recvfrom");
return NULL;
}
if(!strcmp(user.text,".quit"))
{
break;
}
printf("%s %s:%d > %s\n",user.name,inet_ntoa(recvaddr.sin_addr),ntohs(recvaddr.sin_port),user.text);
}
}
int main(void)
{
int ret = 0;
pthread_t send;
pthread_t recv;
pthread_create(&send,NULL,threadSend,NULL); //创建发送线程
pthread_create(&recv,NULL,threadRecv,NULL); //创建接收线程
sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
if(-1 == sockfd)
{
perror("fail to socket");
return -1;
}
sendaddr.sin_family = AF_INET;
sendaddr.sin_port = htons(50000);
sendaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.174");
recvaddr.sin_family = AF_INET;
recvaddr.sin_port = htons(50000);
recvaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.152");
ret = bind(sockfd,(struct sockaddr *)&recvaddr,sizeof(recvaddr)); //绑定接收端的IP地址和端口号
if(-1 == ret)
{
perror("fail to bind");
return -1;
}
pthread_join(send,NULL);
pthread_join(recv,NULL);
close(sockfd);
return 0;
}
结果：
