linux网络编程笔记1

网络接口层：负责将二进制流转换为数据帧，并进行数据帧的发送和接收。要注意的是数据帧是独立的网络信息传输单元。

网络层：负责将数据帧封装成IP数据包，并运行必要的路由算法。

传输层：负责端对端之间的通信会话连接与建立。传输协议的选择根据数据传输方式而定。

应用层：负责应用程序的网络访问，这里通过端口号来识别各个不同的进程。

IP：负责在主机和网络之间寻址和路由数据包。

TCP：为应用程序提供可靠的通信连接。适合于一次传输大批数据的情况。并适用于要求得到响应的应用程序。

TCP向相邻的高层提供服务。因为TCP的上一层就是应用层，因此，TCP数据传输实现了从一个应用程序到另一个应用程序的数据传递。应用程序通过编程调用TCP并使用TCP服务，提供需要准备发送的数据，用来区分接收数据应用的目的地址和端口号。

通常应用程序通过打开一个socket来使用TCP服务，TCP管理到其他socket的数据传递。可以说，通过IP的源/目的可以惟一地区分网络中两个设备的连接，通过socket的源/目的可以惟一地区分网络中两个应用程序的连接。

在Linux中的网络编程是通过socket接口来进行的。人们常说的socket是一种特殊的I/O接口，它也是一种文件描述符。 socket是一种常用的进程之间通信机制，通过它不仅能实现本地机器上的进程之间的通信，而且通过网络能够在不同机器上的进程之间进行通信。

  每一个socket都用一个半相关描述{协议、本地地址、本地端口}来表示；一个完整的套接字则用一个相关描述{协议、本地地址、本地端口、远 程地址、远程端口}来表示。socket也有一个类似于打开文件的函数调用，该函数返回一个整型的socket描述符，随后的连接建立、数据传输等操作都是通过socket来实现的。
sockaddr和sockaddr_in，这两个结构类型都是用来保存socket信息的

struct sockaddr

{

unsignedshort sa_family; /*地址族*/

char sa_data[14]; /*14字节的 协议地址，包含该socket的IP地址和端口号。*/

};

struct sockaddr_in

{

shortint sa_family; /*地址族*/

unsignedshort int sin_port; /*端口号*/

structin_addr sin_addr; /*IP地址*/

unsigned char sin_zero[8]; /*填充0 以保持与struct sockaddr同样大小*/

};

这两个数据类型是等效的，可以相互转化，通常sockaddr_in数据类型使用更为方便。在建立socketadd或sockaddr_in 后，就可以对该socket进行适当的操作了。
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socket编程的基本函数有socket()、bind()、listen()、accept()、send()、sendto()、recv()以及recvfrom()等，其中根据客户端还是服务端，或者根据使用TCP协议还是UDP协议，这些函数的调用流程都有所区别，这里先对每个函数进行说明，再给出各种情况下使用的流程图。

  socket()：该函数用于建立一个socket连接，可指定socket类型等信息。在建立了socket连接之后，可对sockaddr或sockaddr_in结构进行初始化，以保存所建立的socket地址信息。

  bind()：该函数是用于将本地IP地址绑定到端口号，若绑定其他IP地址则不能成功。另外，它主要用于TCP的连接，而在UDP的连接中则无必要。

  listen()：在服务端程序成功建立套接字和与地址进行绑定之后，还需要准备在该套接字上接收新的连接请求。此时调用listen()函数来创建一个等待队列，在其中存放未处理的客户端连接请求。

  accept()：服务端程序调用listen()函数创建等待队列之后，调用accept()函数等待并接收客户端的连接请求。它通常从由bind()所创建的等待队列中取出第一个未处理的连接请求。

  connect()：该函数在TCP中是用于bind()的之后的client端，用于与服务器端建立连接，而在UDP中由于没有了bind()函数，因此用connect()有点类似bind()函数的作用。

  send()和recv()：这两个函数分别用于发送和接收数据，可以用在TCP中，也可以用在UDP中。当用在UDP时，可以在connect()函数建立连接之后再用。

  sendto()和 recvfrom()：这两个函数的作用与send()和recv()函数类似，也可以用在TCP和UDP中。当用在TCP时，后面的几个与地址有关参数 不起作用，函数作用等同于send()和recv()；当用在UDP时，可以用在之前没有使用connect()的情况下，这两个函数可以自动寻找指定地 址并进行连接。

在Linux中，同样有一些函数可以实现主机名和地址的转化，最为常见的有gethostbyname()、gethostbyaddr()和getaddrinfo()等，它们都可以实现IPv4和IPv6的地址和主机名之间的转化。其中gethostbyname()是将主机名转化为IP地址，gethostbyaddr()则是逆操作，是将IP地址转化为主机名，另外getaddrinfo()还能实现自动识别IPv4地址和IPv6地址