Linux 网络编程

• 📃课程基本信息
  • 网络编程
• 📑课程大纲
  • 网络编程基础
    • 网络模型
      每一层都有属于自己的一些通信协议
      • OSI七层模型
        • 应用层 作用：开发特定的应用程序需要其中的部分协议 http协议（超文本传输协议）ftp（文件传输协议）telnet（远程登录）
        • 会话层 作用：建立会话，对数据加密，解密
        • 表示层 作用：数据的封装，解析
        • 传输层 作用：解决数据载网络中传输的问题 tcp协议和udp协议
        • 网络层（ip层） 作用：解决路由（数据采用何种路径发送出去最优）问题 ip协议
        • 数据链路层 作用：开发网卡的驱动，需要深入了解这个层次的协议
        • 物理层 作用：网络接口，真实的网卡
      • TCP/IP模型（把七层协议合并简化成四层）
        • 应用层（原来的应用层，会话层，表示层合并）
        • 传输层
        • 网际层
        • 网络接口层（数据链路层和物理层合并）
    • 传输层协议
      • tcp tcp的通信流程
        • tcp的单向通信
        • tcp的双向通信
        • tcp的广播
      • udp udp的通信流程
        • udp的单向，双向通信
        • udp广播
        • udp组
    • ipv4和ipv6
      • ipv4:32位的ip地址，用三个小数点吧ip划分位四个部分，每个部分各占一个字节（0-255之间），点分十进制ip
      • ipv6:128位的ip地址，解决ipv4不够用的问题
    • 地址结构体
      • 地址结构体
        • 通用地址结构体
struct sockaddr {
uint8_t sa_len;　　

        • unsigned short sa_family; /* 地址家族, AF_xxx */ 　　
        • 
char sa_data[14]; /*14字节协议地址*/ 　　
};

      • ipv4地址结构体
        • struct sockaddr_in {
        • uint8_t sa_len; /* 结构体长度*/
        • short int sin_family; /* 通信类型 */
        • unsigned short int sin_port; /* 端口 */
        • struct in_addr 或sin_addr; /* Internet 地址 */
        • unsigned char sin_zero[8]; /* 未使用的*/
        • };
        • 存放ipv4的ip地址结构体
      • struct in_addr { //sin_addr的结构体类型in_addr 原型
        • unsigned long s_addr; /*存4字节的 IP 地址(使用网络字节顺序)。*/
        • };
      • ipv6地址结构体
        • struct sockaddr_in6 {
        • sa_family_t sin6_family; /* AF_INET6 */
        • in_port_t sin6_port; /* Transport layer port # */
        • uint32_t sin6_flowinfo; /* IPv6 flow information */
        • struct in6_addr sin6_addr; /* IPv6 address */
        • uint32_t sin6_scope_id; /* IPv6 scope-id */
        • };
        • 存放ipv6的ip地址结构体
        • struct in6_addr {
        • union {
        • uint8_t u6_addr8[16];
        • uint16_t u6_addr16[8];
        • uint32_t u6_addr32[4];
        • } in6_u;
        • #define s6_addr in6_u.u6_addr8
        • #define s6_addr16 in6_u.u6_addr16
        • #define s6_addr32 in6_u.u6_addr32
        • };
      • 使用图示

        • 

  • 🖍网络编程函数
    • socket
      • 函数原型
        • int socket(int domain,int type,int protocol)
      • 作用
        • 创建套接字
      • 头文件
        • <sys/socket.h>
      • 参数
        • domain（地址协议类型）
          • AF_INET或者PF_INET (ipv4地址协议）
          • AF_INET6或者PF_INET6(ipv6地址协议)
        • type （套接字类型）
          • SOCK_STREAM (tcp套接字，流式套接字，数据流套接字)
          • SOCK_DGRAM (udp套接字，数据报套接字)
        • protocal （拓展协议）
          • 一般设置为0
      • 返回值
        • 成功：返回套接字的文件描述符
        • 失败: 返回-1
    • setsockopt
      • 函数原型
        • int setsockopt(int sockfd , int level, int optname, void *optval, socklen_t *optlen);
      • 作用
        • 设置套接字描述符的属性
      • 头文件
        • <sys/socket.h>
        • <sys/type.h>
      • 参数
        • sockfd：要设置的套接字描述符
        • level：选项定义的层次。或为特定协议的代码（如IPv4，IPv6，TCP，SCTP），或为通用套接字代码（SOL_SOCKET）。
        • optname：选项名。level对应的选项，一个level对应多个选项，不同选项对应不同功能。
        • optval：指向某个变量的指针，该变量是要设置新值的缓冲区。可以是一个结构体，也可以是普通变量
        • optlen：optval的长度。
      • 返回值
        • 成功：返回0
        • 失败: 返回-1
    • bind
      • 函数原型
        • int bind(int sockfd, const struct sockaddr *my_addr, socklen_t addrlen);
      • 作用
        • 绑定ip和端口号
      • 头文件
        • <sys/types.h>
        • <sys/socket.h>
      • 参数
        • socked：套接字的文件描述符
        • my_addr：指向一个结构为sockaddr参数的指针
        • addrlen：my_addr结构体的长度
      • 返回值
        • 成功：返回0
        • 失败: 返回-1
    • 大小端转换
      大端序：数据的高字节存放到低地址，低字节存放到高地址
      小端序：数据的高字节存放到高地址，低字节存放到低地址
      ubuntu：存储数据的时候统一采用小端序
      计算机网络传输数据：采用大端序
      需要把ip和端口号从小端存储转换成计算机网络需要的大端存储
      accept成功之后打印客户端的ip和端口需要把大端序转换成小端序
      • inet_addr（适用于ipv4）
        小端序ip转换成大端序ip
        • 函数原型
          • in_addr_t inet_addr(const char *cp);
        • 作用
          • 将一个点间隔地址转换成一个in_addr
        • 头文件
          • <sys/socket.h>
          • <netinet/in.h>
          • <arpa/inet.h>
        • 参数
          • cp为字符串格式的ip地址
        • 返回值
          • 成功：返回转换得到的大端序ip地址
          • 失败: 返回-1
      • htons
        • 函数原型
          • uint16_t htons(uint16_t hostshort);
        • 作用
          • 小端序端口转换成大端序端口
        • 头文件
          • <arpa/inet.h>
        • 参数
          • hostshort为小端序端口号
        • 返回值
          • 成功：返回转换得到的大端序端口号
          • 失败: 返回-1
      • inet_ntoa（适用于ipv4）
        将网络地址转换成“.”点隔的字符串格式
        • 函数原型
          • char *inet_ntoa(struct in_addr in);
        • 作用
          • 大端序ip转成小端序ip
        • 头文件
          • <sys/socket.h>
          • <netinet/in.h>
          • <arpa/inet.h>
        • 参数
          • in ：大端序的ip
        • 返回值
          • 成功：返回转换得到的小端序字符串ip
          • 失败: 返回-1
    • connect
      • 函数原型
        • int connect(int socket, const struct sockaddr *address,socklen_t address_len);
      • 作用
        • 建立网络连接
      • 头文件
        • <sys/types.h>
        • <sys/socket.h>
      • 参数
        • sockfd:该参数是通过调用socket()函数来获得socket的文件描述符并传入该位置。
        • address是一个指向一个结构体为sockaddr参数的指针，结构体包含要连接的端口的信息
        • address_len是address结构体的长度
      • 返回值
        • 成功：返回0
        • 失败: 返回-1
    • listen
      listen函数使用主动连接套接字变为被连接套接口，使得一个进程可以接受其它进程的请求，从而成为一个服务器进程。在TCP服务器编程中listen函数把进程变为一个服务器，并指定相应的套接字变为被动连接。
      • 函数原型
        • int listen(int sockfd, int backlog);
      • 作用
        • 监听连接，是否有其他客户端接入
      • 头文件
        • <sys/types.h>
        • <sys/socket.h>
      • 参数
        • sockfd:一个已绑定未被连接的套接字描述符
        • backlog: 规定了内核应该为相应套接字排队的最大连接个数。用SOMAXCONN则为系统给出的最大值
      • 返回值
        • 成功：返回0
        • 失败: 返回-1
    • accept
      • 函数原型
        • int accept(int socket , struct sockaddr *restrict address, socklen_t *restrict address lenth）
      • 作用
        • 与发送连接请求的客户端连接
      • 头文件
        • <sys/types.h>
        • <sys/socket.h>
      • 参数
        • 参数socket为套接字的描述符
        • 参数address，存放连接成功那个客户端的ip地址和端口号
        • 参数lenth 接受客户端ip地址和端口号结构体的结构长度
      • 返回值
        • 成功：返回包含客户端信息的新套接字socket
        • 失败: 返回-1
      • 注意
        • 有多少个客户端连接就需要调用accept多少次
    • send
      • 函数原型
        • ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
      • 作用
        • 发送信息到一个套接字中
      • 头文件
        • <sys/socket.h>
      • 参数
        • 参数sockfd：接收消息的套接字的文件描述符。
        • 参数buf：存放着要发送的消息
        • 参数len：要发送的字节数。
        • 参数flags：默认设置0
      • 返回值
        • 成功：返回发送的字节数
        • 失败: 返回-1
    • recv
      • 函数原型
        • int recv( socket s, char *buf, int len, int flags );
      • 作用
        • 从一个套接字中接受信息
      • 头文件
        • <sys/socket.h>
      • 参数
        • 参数s 是接收端套接字描述符；
        • 参数buf 是一个缓冲区，该缓冲区用来存放recv函数接收到的数据；
        • 参数len 是buf的长度；
        • 参数flags 一般置0
      • 返回值
        • 成功：返回接收的数据字节数
        • 失败: 返回-1
      • 注意
        • 若recv函数在等待协议接受数据时网络中断了，那么它会返回0

 如有错误，欢迎指出