Linux系统编程之网络编程

一.网络编程概述

1.进程间通信与网络通信对比

管道（父子进程）、消息队列（内核经营消息队列）、共享内存（创建一个空间）、信号（通过pid号通信）、信号量（对临界资源，共享内存做P、V控制） 。

特点：依赖于Linux内核 A B两个通信基于内核。缺陷：无法多机通信 （不适用与两台不同的电脑）

网络编程：

IP地址
端口号
协议（数据格式）（类似串口协议）：TCP/UDP/THHP

Socket (套接字) ：

TCP：面向连接 （做精细操作使用） (可靠) （A,B两人打电话）
UDP：面向报文 （用大量数据使用）(不可靠) （A,B两人发短信）

2.TCP和UDP对比

1. TCP面向连接（如打电话要先拨号建立连接）;UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接

2.  TCP提供可靠的服务。也就是说，通过TCP连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，且按序到达;UDP尽最大努力交付，即不保证可靠交付

3.  TCP面向字节流，实际上是TCP把数据看成一连串无结构的字节流;UDP是面向报文的 UDP没有拥塞控制，因此网络出现拥塞不会使源主机的发送速率降低（对实时应用很有用，如IP电话，实时视频会议等）

4.  每一条TCP连接只能是点到点的;UDP支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信

5.  TCP首部开销20字节;UDP的首部开销小，只有8个字节

6.  TCP的逻辑通信信道是全双工的可靠信道，UDP则是不可靠信道

3.端口号的作用

一台拥有IP地址的主机可以提供许多服务，比如Web服务、FTP服务、SMTP服务等

这些服务完全可以通过1个IP地址来实现。那么，主机是怎样区分不同的网络服务呢？显然不能只靠IP地址，因为IP 地址与网络服务的关系是一对多的关系。

实际上是通过“IP地址+端口号”来区 分不同的服务的。

端口提供了一种访问通道，

服务器一般都是通过知名端口号来识别的。例如，对于每个TCP/IP实现来说，FTP服务器的TCP端口号都是21，每个Telnet服务器的TCP端口号都是23，每个TFTP(简单文件传送协议)服务器的UDP端口号都是69。

二.字节序

1.字节序介绍

Little endian： 小端字节序

Big endian：   大端字节序

网络字节序=大端字节序

2.字节序转换API

#include <netinet/in.h> uint16_t htons(uint16_t host16bitvalue);    //返回网络字节序的值

uint32_t htonl(uint32_t host32bitvalue);    //返回网络字节序的值

uint16_t ntohs(uint16_t net16bitvalue);     //返回主机字节序的值

uint32_t ntohl(uint32_t net32bitvalue);     //返回主机字节序的值

h代表host，n代表net，s代表short（两个字节），l代表long（4个字节），通过上面的4个函数可以实现主机字节序和网络字节序之间的转换。有时可以用INADDR_ANY，INADDR_ANY指定地址让操作系统自己获取

三.Sockt服务器和客户端的开发步骤

1.TCP Server

1.socket()              //创建套接字

int socket(int domain, int type, int protocol);

2.bind()                //为套接字添加信息（IP地址和端口号）

地址转换API：

int inet_aton(const char* straddr,struct in_addr *addrp);

把字符串形式的“192.168.1.123”转为网络能识别的格式

char* inet_ntoa(struct in_addr inaddr);

把网络格式的ip地址转为字符串形式 

3.listen()                //监听网络信息

4.accept()                //监听到有客户端接入，接受一个连接

5.数据交互

6.close()                //关闭套接字，断开连接

2.TCP Client

1.socket()

同TCP Server

2.connect()

3.数据交互

4.close()                //关闭套接字，断开连接

四.示例

server.c

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
        int s_fd;
        int c_fd;
        int n_read;
        char readBuf[128] = {0};
        char writeBuf[128] = {0};
        int mark = 0;
        struct sockaddr_in s_addr;
        struct sockaddr_in c_addr;

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

        //socket
        s_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
        if(s_fd == -1){
                perror("socket ");
                exit(-1);
        }
        //bind
        s_addr.sin_family = AF_INET;
        s_addr.sin_port = htons(8989);
        inet_aton("192.168.29.129",&s_addr.sin_addr);

        int i = bind(s_fd, (struct sockaddr *)&s_addr, sizeof(struct sockaddr_in));
        if(i == -1){
                perror("bind ");
                exit(-1);
        }
        //listen
        listen(s_fd,10);
        //accept
        int c_len = sizeof(struct sockaddr_in);
        while(1){
                c_fd = accept(s_fd, (struct sockaddr *)&c_addr, &c_len);
                if(c_fd == -1){
                        perror("accept ");
                        exit(-1);
                }
                mark++;
                printf("get connect:%s\n",inet_ntoa(c_addr.sin_addr));
                if(fork() == 0){
                        if(fork() == 0){
                                while(1){
                                        memset(writeBuf,0,sizeof(writeBuf));
                                        //printf("input:");
                                        //fgets(writeBuf,sizeof(writeBuf),stdin);
                                        sprintf(writeBuf,"welcome No.%d client",mark);
                                        write(c_fd,writeBuf,strlen(writeBuf));
                                        sleep(3);
                                }
                        }
                        while(1){
                                memset(readBuf,0,sizeof(readBuf));
                                n_read = read(c_fd,readBuf,128);
                                if(n_read == -1){
                                        perror("read ");
                                        exit(-1);
                                }else{
                                        printf("getmessage:%d,%s\n",n_read,readBuf);
                                }
                        }
                }
                //read

                //wirte
        }
        return 0;
}

client.c 

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
        int c_fd;
        int n_read;
        char readBuf[128] = {0};
        char writeBuf[128] = {0};
        struct sockaddr_in c_addr;

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

        //socket
        c_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
        if(c_fd == -1){
                perror("socket ");
                exit(-1);
        }

        c_addr.sin_family = AF_INET;
        c_addr.sin_port = htons(8989);
        inet_aton("192.168.29.129",&c_addr.sin_addr);

        //connect
        if(connect(c_fd,(struct sockaddr *)&c_addr,sizeof(struct sockaddr_in)) == -1){
                perror("connect ");
                exit(-1);
        }
        if(fork() == 0){
                if(fork() == 0){
                        while(1){
                                memset(writeBuf,0,sizeof(writeBuf));
                                printf("input:\n");
                                fgets(writeBuf,sizeof(writeBuf),stdin);
                                write(c_fd,writeBuf,strlen(writeBuf));
                        }
                }
                while(1){
                        memset(readBuf,0,sizeof(readBuf));
                        n_read = read(c_fd,readBuf,128);
                        if(n_read == -1){
                                perror("read ");
                                exit(-1);
                        }else{
                                printf("getmessage:%d,%s\n",n_read,readBuf);
                        }
                }

        }
        //wirte
        write(c_fd,writeBuf,strlen(writeBuf));

        //read
        n_read = read(c_fd,readBuf,128);
        if(n_read == -1){
                perror("read ");
                exit(-1);
        }else{
                printf("getmessage:%d,%s\n",n_read,readBuf);
        }

        while(1);

        return 0;
}