网络编程

1.网络模型

2.TCP/IP协议
概念：TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/网际协议）是指能够在多个不同网络间实现信息传输的协议簇。TCP/IP协议不仅仅指的是TCP 和IP两个协议，而是指一个由FTP、SMTP、TCP、UDP、IP等协议构成的协议簇， 只是因为在TCP/IP协议中TCP协议和IP协议最具代表性，所以被称为TCP/IP协议。

3.相关函数

1）socket()函数
int socket(int domain, int type, int protocol);
socket函数对应于普通文件的打开操作。普通文件的打开操作返回一个文件描述字，而socket()用于创建一个socket描述符（socket descriptor），它唯一标识一个socket。这个socket描述字跟文件描述字一样，后续的操作都有用到它，把它作为参数，通过它来进行一些读写操作。

正如可以给fopen的传入不同参数值，以打开不同的文件。创建socket的时候，也可以指定不同的参数创建不同的socket描述符，socket函数的三个参数分别为：

domain：即协议域，又称为协议族（family）。常用的协议族有，AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL（或称AF_UNIX，Unix域socket）、AF_ROUTE等等。协议族决定了socket的地址类型，在通信中必须采用对应的地址，如AF_INET决定了要用ipv4地址（32位的）与端口号（16位的）的组合、AF_UNIX决定了要用一个绝对路径名作为地址。
type：指定socket类型。常用的socket类型有，SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、SOCK_SEQPACKET等等（socket的类型有哪些？）。
protocol：故名思意，就是指定协议。常用的协议有，IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP、IPPROTO_SCTP、IPPROTO_TIPC等，它们分别对应TCP传输协议、UDP传输协议、STCP传输协议、TIPC传输协议。

Socket在哪里呢？
Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。

2）bind()函数
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
函数的三个参数分别为：

sockfd：即socket描述字，它是通过socket()函数创建了，唯一标识一个socket。bind()函数就是将给这个描述字绑定一个名字。
addr：一个const struct sockaddr *指针，指向要绑定给sockfd的协议地址。这个地址结构根据地址创建socket时的地址协议族的不同而不同。
addrlen：对应的是地址的长度。

3）listen()、connect()函数

如果作为一个服务器，在调用socket()、bind()之后就会调用listen()来监听这个socket，如果客户端这时调用connect()发出连接请求，服务器端就会接收到这个请求。

int listen(int sockfd, int backlog);
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
listen函数的第一个参数即为要监听的socket描述字，第二个参数为相应socket可以排队的最大连接个数。socket()函数创建的socket默认是一个主动类型的，listen函数将socket变为被动类型的，等待客户的连接请求。

connect函数的第一个参数即为客户端的socket描述字，第二参数为服务器的socket地址，第三个参数为socket地址的长度。客户端通过调用connect函数来建立与TCP服务器的连接。

4）accept()函数
TCP服务器端依次调用socket()、bind()、listen()之后，就会监听指定的socket地址了。TCP客户端依次调用socket()、connect()之后就想TCP服务器发送了一个连接请求。TCP服务器监听到这个请求之后，就会调用accept()函数取接收请求，这样连接就建立好了。之后就可以开始网络I/O操作了，即类同于普通文件的读写I/O操作。

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
accept函数的第一个参数为服务器的socket描述字，第二个参数为指向struct sockaddr *的指针，用于返回客户端的协议地址，第三个参数为协议地址的长度。如果accpet成功，那么其返回值是由内核自动生成的一个全新的描述字，代表与返回客户的TCP连接。

注意：accept的第一个参数为服务器的socket描述字，是服务器开始调用socket()函数生成的，称为监听socket描述字；而accept函数返回的是已连接的socket描述字。一个服务器通常通常仅仅只创建一个监听socket描述字，它在该服务器的生命周期内一直存在。内核为每个由服务器进程接受的客户连接创建了一个已连接socket描述字，当服务器完成了对某个客户的服务，相应的已连接socket描述字就被关闭。

4.使用步骤：

5.传输层-TCP
TCP允许主机同时运行多个应用程序，每台主机拥有多个应用端口，每对端口号、源和目标IP的组合唯一的标识了一个会话（唯一确定一个TCP连接）。

端口分为知名端口（0~1023）和动态端口（1024 ~65535）。当应用程序向系统发送访问网络的请求，系统会分配这些动态端口中的一个给该程序使用。

TCP头结构：

客户端与服务器之间的通讯

服务器端代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

#define PORT 50000

int main(){
	struct sockaddr_in s_addr;

	socklen_t addrlen = sizeof(struct sockaddr_in);
	int c_sockfd;
	int s_sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
	if(s_sockfd == -1){
		perror("socket error!");
		exit(1);
	}

	memset(&s_addr,0,sizeof(struct sockaddr));
	s_addr.sin_family = AF_INET;
	s_addr.sin_port = htons(PORT);
	s_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

	int opt = 1;
	setsockopt(s_sockfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&opt,1);

	if(bind(s_sockfd,(struct sockaddr *)(&s_addr),addrlen) == -1){
		perror("bind error!");
		exit(1);
	}

	if(listen(s_sockfd,10) == -1){
		perror("listen error!");
		exit(1);
	}

	//memset(&c_addr,0,sizeof(struct sockaddr_in));

	printf("start accepting!n");
    //accept
	char path[100];
	struct sockaddr_in c_addr;
	while(1){
	c_sockfd = accept(s_sockfd,(struct sockaddr *)(&c_addr),&addrlen);
	if(c_sockfd == -1){
		perror("accept error!");
		exit(1);
	}
	char buf[1024];
	int len;
	 memset(buf,0,sizeof(buf));
	 read(c_sockfd,buf,sizeof(buf));
	 //read file
	 memset(path,0,sizeof(path));
	 sprintf(path,"/home/ben/c.d/%s",buf);
	 int fd = open(path,O_RDONLY);
	 if(fd == -1){
		 write(c_sockfd,"File Not Found!",15);
	 }else{
		 while(1){
			 memset(buf,0,sizeof(buf));
			 len = read(fd,buf,sizeof(buf));
			 write(c_sockfd,buf,len);
			 if(len < sizeof(buf)){
				 break;
			 }
		 }
		 close(fd);
	 }
	 shutdown(c_sockfd,SHUT_RDWR);
	}
	close(s_sockfd);


	pthread_exit(0);

客户端代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <fcntl.h>

#define PORT 50000

int main(){
	struct sockaddr_in s_addr;
	
	int s_sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
	if(s_sockfd == -1){
		perror("socket error!");
		exit(1);
	}
	
	memset(&s_addr,0,sizeof(struct sockaddr));
	s_addr.sin_family = AF_INET;
	s_addr.sin_port = htons(PORT);
	s_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
	socklen_t addrlen = sizeof(struct sockaddr);
	
	if(connect(s_sockfd,(struct sockaddr *)(&s_addr),addrlen) == -1){
		perror("bind error!");
		exit(1);
	}
	printf("connect successful!n");
	
	char filename[50];
	char buf[1024];
	int len;
	printf("input a filename:n");
	scanf("%s",filename);
	
	//write
	write(s_sockfd,filename,strlen(filename));
	
	//read
	while(1){
		memset(buf,0,sizeof(buf));
		len = read(s_sockfd,buf,sizeof(buf));
		printf("%s",buf);
		if(len < sizeof(buf)){
			break;
		}
	}
	close(s_sockfd);
}

6.传输层-UDP
1无连接的：发送数据之前不需要建立连接，减少开销和发送数据之前的延迟。
2.不保证可靠的交付，主机不需要维持复杂的链接状态表，没有重传机制。
3.没有拥塞控制。
4.支持一对一，一对多和多对多的交互通信。

代码等待。

最后

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