系统与网络编程

OSI模型

• 应用层，表示层，会话层，传输层，网络层，数据链路层，物理层

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socket

• 在网络编程中经常会接触到套接字，即socket，他是通过标准unix文件描述符和其他程序通信的一个方法
• 一个完整的socket有一个本地唯一的socket号，由操作系统分配。
• 直观的描述：
  • socket实际上提供了进程通信的端点，进行通信之前，双方必须先各自创建一个端点，否则无法进行通信。
• 两设备连接时产生的关联

  {协议，本地地址，本地端口，远程地址，远程端口}

• 套接字的类型：
  • 流式套接字(SOCK_SREAM),数据报套接字(SOCK_DGRAM),原始套接字。
  • 流式套接字

    • 提供可靠地，面向连接的通讯流(TCP)

      
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  • 数据报套接字

    • 无序传输且不保证可靠(UDP)

      
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  • 原始套接字
    link

socket使用

• struct sockaddr：用来存储套接字的地址(通用套接字地址)

struct sockaddr
{
    unsigned chort sa_family;//address簇，AF_XXX;
    char sa_data[14];/*14byte的协议地址*/
}

• 一般来说，sa_family都是"AFINET"
• SA_DATA包含了一些远程电脑的地址，端口，套接字的数目，它里面的数据是融合的。

• struct sockaddr_in:struct sockaddr_in(in 代表Internet)(网际套接字地址)

struct sockaddr_in
{
    short int sin_family;//internet地址族
    unsigned short int sin_port;//端口号
    struct int_addr sin_addr;//internet地址
    unsigned char sin_zero[8];//添0(和struct sokcaddr一样大小)
}

• struct in_addr

//因特网地址
struct in_addr
{
    unsigned long s_addr;
};

• 使用sockaddr的时候要把sin_zero全部设成0值。使用bzero或memset

转换函数

• htons()：将一个短型数据从主机字节顺序转换到网络字节顺序(无符号短型)
• htonl():将一个短型数据从主机字节顺序转换到网络字节顺序(无符号长型)
• ntohs():网络字节转为主机字节顺序(无符号短型)
• ntohl():网络字节转为主机字节顺序(无符号长型)

IP地址转换

• inet_addr与inet_ntoa

struct sockaddr_in ina;
ina.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.16.1");//存储ip
printf("%s",inet_ntoa(ina.sin_addr));//读取出ip地址

inet_ntoa每次调用都会改变函数结果

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);

结果会显示：

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，其实就是一个文件描述符
    • 参数描述
      1. domain参数需要被设置成AF_INET
      2. type告诉内核这个socked是什么类型
      3. 参数见man，protocol设置为0。
  • int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);
    • 指定一个套接字使用的端口
    • 参数描述
      1. sockfd是由socket()函数返回的套接字描述符；
      2. my_addr是一个指向struct sockaddr的指针，包含名称，端口，IP地址；
      3. addrlen可以设置为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

  //因特网地址
  /struct in_addr
  {
  unsigned long s_addr;
  };
  struct sockaddr_in
  {
  short int sin_family;//internet地址族
  unsigned short int sin_port;//端口号
  struct in_addr sin_addr;//internet地址
  unsigned char sin_zero[8];//添0(和struct sokcaddr一样大小)
  };/
  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);
      - 网络连接部分函数
      - 参数说明：
          1. sockfd:套接字文件描述符，由socket()函数返回形成的
          2. addr：一个存储远程计算机的IP地址和端口信息的结构
          3. addrlen：sizeof(struct sockaddr)
      - 使用connect函数并不需要bind指定端口。
  - int listen(int sockfd, int backlog);
      - listen是等待别人连接进行系统侦听的函数
      - 参数说明：
          1. sockfd:是一个套接字描述符，由socket()系统调用获得
          2. backlog是未经过处理的连接请求队列可容纳的最大数目
              > **每个请求都要进入一个连入请求队列，等待listen的程序调用accept(),当系统还没用accept的时候，本地能等待的最大数目就是backlog的数值，在调用listen之前要用bind指定端口**
              
  -  int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
      - accept讲解
          1. 有人从遥远的尝试调用connect()来连接你的机器上的某个端口，(自己的机器是在listen状态)
          2. 他的连接将会被listen加入等待队列等待accept()，等待队列的最大数目由listen的backlog来决定
          3. 调用accept()告诉计算机准备连接
          4. accept返回一个新的套接字描述符，该描述符代表这个连接。
      - 参数含义
          1. sockfd:是正在向listen(的一个套接字描述符)
          2. addr:一般是一个纸箱struct addr_in的结构指针，存储着远方到来计算机的信息(比如计算机的IP地址和端口)
          3. addrlen:是一个本地的整型数值，在他地址传给accept()之前他是一个sizeof(struct sockaddr_in)
  

客户端与服务器端流式套接字

• 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;
      //创建socket描述符，用于监听接受客户端的连接
      //AF_INET:ipv4
      //SOCK_STREAM:tcp协议
      sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);////取得一套接字描述符
      if(sockfd==-1)
      {
          perror("socket");//失败则给出失败信息
          return -1;
      }
      int ret=-1;
      struct sockaddr_in serverAddr;  //服务器的地址
      serverAddr.sin_family=AF_INET;//主机字节顺序
      serverAddr.sin_port=htons(8888);//网络字节
      serverAddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");//将整型转换成IP
      bzero(&(serverAddr.sin_zero),8);//将剩余空间清零
      ret=connect(sockfd,(struct sockaddr *)&serverAddr,sizeof(serverAddr));//连接服务器
      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;
  }
  

程序仅能实现服务器端与客户端的连接消息通信，也可以实现在两台电脑之间的通信，一台作为服务器，不能消息群发。