系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)編程-(網(wǎng)絡(luò)編程初講)

系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)編程

OSI模型

  • 應(yīng)用層，表示層，會(huì)話(huà)層，傳輸層，網(wǎng)絡(luò)層，數(shù)據(jù)鏈路層，物理層
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socket

  • 在網(wǎng)絡(luò)編程中經(jīng)常會(huì)接觸到套接字，即socket，他是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)unix文件描述符和其他程序通信的一個(gè)方法
  • 一個(gè)完整的socket有一個(gè)本地唯一的socket號(hào)，由操作系統(tǒng)分配。
  • 直觀(guān)的描述：
    • socket實(shí)際上提供了進(jìn)程通信的端點(diǎn)，進(jìn)行通信之前，雙方必須先各自創(chuàng)建一個(gè)端點(diǎn)，否則無(wú)法進(jìn)行通信。
  • 兩設(shè)備連接時(shí)產(chǎn)生的關(guān)聯(lián)

    {協(xié)議，本地地址，本地端口，遠(yuǎn)程地址，遠(yuǎn)程端口}

  • 套接字的類(lèi)型：
    • 流式套接字(SOCK_SREAM),數(shù)據(jù)報(bào)套接字(SOCK_DGRAM),原始套接字。
    • 流式套接字

      • 提供可靠地，面向連接的通訊流(TCP)


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    • 數(shù)據(jù)報(bào)套接字

      • 無(wú)序傳輸且不保證可靠(UDP)


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    • 原始套接字
      link

socket使用

  • struct sockaddr：用來(lái)存儲(chǔ)套接字的地址(通用套接字地址)
struct sockaddr
{
    unsigned chort sa_family;//address簇，AF_XXX;
    char sa_data[14];/*14byte的協(xié)議地址*/
}
  • 一般來(lái)說(shuō)，sa_family都是"AFINET"
  • SA_DATA包含了一些遠(yuǎn)程電腦的地址，端口，套接字的數(shù)目，它里面的數(shù)據(jù)是融合的。
  • struct sockaddr_in:struct sockaddr_in(in 代表Internet)(網(wǎng)際套接字地址)
struct sockaddr_in
{
    short int sin_family;//internet地址族
    unsigned short int sin_port;//端口號(hào)
    struct int_addr sin_addr;//internet地址
    unsigned char sin_zero[8];//添0(和struct sokcaddr一樣大小)
}
  • struct in_addr
//因特網(wǎng)地址
struct in_addr
{
    unsigned long s_addr;
};
  • 使用sockaddr的時(shí)候要把sin_zero全部設(shè)成0值。使用bzero或memset

轉(zhuǎn)換函數(shù)

  • htons()：將一個(gè)短型數(shù)據(jù)從主機(jī)字節(jié)順序轉(zhuǎn)換到網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序(無(wú)符號(hào)短型)
  • htonl():將一個(gè)短型數(shù)據(jù)從主機(jī)字節(jié)順序轉(zhuǎn)換到網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序(無(wú)符號(hào)長(zhǎng)型)
  • ntohs():網(wǎng)絡(luò)字節(jié)轉(zhuǎn)為主機(jī)字節(jié)順序(無(wú)符號(hào)短型)
  • ntohl():網(wǎng)絡(luò)字節(jié)轉(zhuǎn)為主機(jī)字節(jié)順序(無(wú)符號(hào)長(zhǎng)型)

IP地址轉(zhuǎn)換

  • inet_addr與inet_ntoa
struct sockaddr_in ina;
ina.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.16.1");//存儲(chǔ)ip
printf("%s",inet_ntoa(ina.sin_addr));//讀取出ip地址

inet_ntoa每次調(diào)用都會(huì)改變函數(shù)結(jié)果

char *a1,*a2;
a1=inet_ntoa(ina1.sin_addr);//"192.168.16.1"
a2=inet_ntoa(ina2.sin_addr);//"192.168.16.2"
printf("address 1:%s\n",a1);
printf("address 1:%s\n",a1);

結(jié)果會(huì)顯示：

address 1:192.168.16.2

address 2:192.168.16.2

基本套接字的使用

  • socket(),blind(),connect(),listen(),accept(),等......
  • 格式
    • int socket(int domain, int type, int protocol);
      • 取得套接字描述符，其實(shí)就是一個(gè)文件描述符
      • 參數(shù)描述
        1. domain參數(shù)需要被設(shè)置成AF_INET
        2. type告訴內(nèi)核這個(gè)socked是什么類(lèi)型
        3. 參數(shù)見(jiàn)man，protocol設(shè)置為0。
    • int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);
      • 指定一個(gè)套接字使用的端口
      • 參數(shù)描述
        1. sockfd是由socket()函數(shù)返回的套接字描述符；
        2. my_addr是一個(gè)指向struct sockaddr的指針，包含名稱(chēng)，端口，IP地址；
        3. addrlen可以設(shè)置為sizeof(struct sockaddr)
        #include <string.h>

    include <stdio.h>

    include <sys/types.h>

    include <sys/socket.h>

    include <errno.h>

    include <netinet/in.h>

    include <sys/socket.h>

         #include <netinet/in.h>
     #include <arpa/inet.h>

    define MYPORT 4000

    //因特網(wǎng)地址
    /struct in_addr
    {
    unsigned long s_addr;
    };
    struct sockaddr_in
    {
    short int sin_family;//internet地址族
    unsigned short int sin_port;//端口號(hào)
    struct in_addr sin_addr;//internet地址
    unsigned char sin_zero[8];//添0(和struct sokcaddr一樣大小)
    };    /
    int main()
    {
    int sockfd;
    struct sockaddr_in my_addr;
    sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if(sockfd==-1)
    {
    perror("socket");
    return -1;
    }
    my_addr.sin_family=AF_INET;
    my_addr.sin_port=htons(0);
    my_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);//使用自己的IP
    bzero(&(my_addr.sin_zero),8);
    int ret=-1;
    ret=bind(sockfd,(struct sockaddr *)&my_addr,sizeof(struct sockaddr));
    if(ret==-1)
    {
    perror("errno");
    return -1;
    }
    printf("%s\n",inet_ntoa(my_addr.sin_addr));
    } 
    - int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);
    - 網(wǎng)絡(luò)連接部分函數(shù)
    - 參數(shù)說(shuō)明：
        1. sockfd:套接字文件描述符，由socket()函數(shù)返回形成的
        2. addr：一個(gè)存儲(chǔ)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的IP地址和端口信息的結(jié)構(gòu)
        3. addrlen：sizeof(struct sockaddr)
    - 使用connect函數(shù)并不需要bind指定端口。
- int listen(int sockfd, int backlog);
    - listen是等待別人連接進(jìn)行系統(tǒng)偵聽(tīng)的函數(shù)
    - 參數(shù)說(shuō)明：
        1. sockfd:是一個(gè)套接字描述符，由socket()系統(tǒng)調(diào)用獲得
        2. backlog是未經(jīng)過(guò)處理的連接請(qǐng)求隊(duì)列可容納的最大數(shù)目
            > **每個(gè)請(qǐng)求都要進(jìn)入一個(gè)連入請(qǐng)求隊(duì)列，等待listen的程序調(diào)用accept(),當(dāng)系統(tǒng)還沒(méi)用accept的時(shí)候，本地能等待的最大數(shù)目就是backlog的數(shù)值，在調(diào)用listen之前要用bind指定端口**
            
-  int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
    - accept講解
        1. 有人從遙遠(yuǎn)的嘗試調(diào)用connect()來(lái)連接你的機(jī)器上的某個(gè)端口，(自己的機(jī)器是在listen狀態(tài))
        2. 他的連接將會(huì)被listen加入等待隊(duì)列等待accept()，等待隊(duì)列的最大數(shù)目由listen的backlog來(lái)決定
        3. 調(diào)用accept()告訴計(jì)算機(jī)準(zhǔn)備連接
        4. accept返回一個(gè)新的套接字描述符，該描述符代表這個(gè)連接。
    - 參數(shù)含義
        1. sockfd:是正在向listen(的一個(gè)套接字描述符)
        2. addr:一般是一個(gè)紙箱struct addr_in的結(jié)構(gòu)指針，存儲(chǔ)著遠(yuǎn)方到來(lái)計(jì)算機(jī)的信息(比如計(jì)算機(jī)的IP地址和端口)
        3. addrlen:是一個(gè)本地的整型數(shù)值，在他地址傳給accept()之前他是一個(gè)sizeof(struct sockaddr_in)

客戶(hù)端與服務(wù)器端流式套接字

  • client端程序 
    #include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<netinet/in.h>//struct sockaddr_in
int main(void)
{
    int sockfd=-1;
    //創(chuàng)建socket描述符，用于監(jiān)聽(tīng)接受客戶(hù)端的連接
    //AF_INET:ipv4
    //SOCK_STREAM:tcp協(xié)議
    sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);////取得一套接字描述符
    if(sockfd==-1)
    {
        perror("socket");//失敗則給出失敗信息
        return -1;
    }
    int ret=-1;
    struct sockaddr_in serverAddr;  //服務(wù)器的地址
    serverAddr.sin_family=AF_INET;//主機(jī)字節(jié)順序
    serverAddr.sin_port=htons(8888);//網(wǎng)絡(luò)字節(jié)
    serverAddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");//將整型轉(zhuǎn)換成IP
    bzero(&(serverAddr.sin_zero),8);//將剩余空間清零
    ret=connect(sockfd,(struct sockaddr *)&serverAddr,sizeof(serverAddr));//連接服務(wù)器
    if(-1==ret)
    {
        perror("connect");
        return -1;
    }
    //rver ip
    while(1)
    {
        
        char caBuf[32]={'\0'};
        scanf("%s",caBuf);
        write(sockfd,caBuf,strlen(caBuf));
        /*
    write(sockfd,"hello nidaye",12);

    char caBuf[32]={'\0'};
    read(sockfd,caBuf,sizeof(caBuf));
    printf("%s\n",caBuf);
    */
    }
    return 0;
}

程序僅能實(shí)現(xiàn)服務(wù)器端與客戶(hù)端的連接消息通信，也可以實(shí)現(xiàn)在兩臺(tái)電腦之間的通信，一臺(tái)作為服務(wù)器，不能消息群發(fā)。

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