Linux网络编程

一.协议

1.1什么是协议

从应用的角度出发，协议可理解为“规则”，是数据传输和数据的解释的规则。

假设，A、B双方欲传输文件。规定:
第一次，传输文件名，接收方接收到文件名，应答OK给传输方;

第二次，发送文件的尺寸，接收方接牧到该数据再次应答一个OK;
第三次．传输文件内容。同样．接收方接收数据完成后应答OK表示文件内容接收成功。,
由此，无论A、B之间传递何种文，都是通过三次数据传输来完成。A、B之间形成了一个最简单的数据传输规则。双方都按此规则发送、接收数据。A、B之间达成的这个相互遵守的规则即为协议。
这种仅在A、B之间被遵守的协议称之为原始协议。当此协议被更多的人采用，不断的增加、改进、维护、完善。最终形成一个稳定的、完整的文件传输协议，被广泛应用于各种文件传输过程中。该协议就成为一个标准协议。最早的 ftp协议就是由此衍生而来。·
TCP 协议注重数据的传输。http协议着重于数据的解释。

1.2典型协议

传输层：常见协议有 TCP/UDP协议。
应用层：常见的协议有HTTP协议，FTP协议。
网络层：常见协议有IP协议、ICMP协议、IGMP协议。

网络接口层：RARP协议，以太网帧协议。

1.3分层模型结构

OSI七层模型：

物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层

TCP/IP四层模型：

网络接口层，网络层，传输层，应用层

通信过程：

数据在封装之前不能传输

应用层需要封装，传输层，网络层，链路层系统内核自己封装

以太网帧协议：

ARP协议：根据IP地址获取MAC地址，ARP广播

二.网络套接字函数

2.1IP地址转换函数

将字符串转化为数值型，或数值型转化为字符型

#include <arpa/inet.h>
int inet_pton(int af,const char *src, void *dst); 
const char *inet_ntop.(int af，const void *src,char *dst,socklen_t size);

int inet_pton(int af,const char *src，void *dst) :
af: AF_INET、AF_INET6
src:传入，IP地址（点分十进制)
dst:传出，转换后的网络字节序的IP地址。192.168.1.10l
返回值:
成功:1
异常:0，说明src指向的不是一个有效的ip地址。

const char *inet_ntop(int af，const void *src，char *dst，sock1en_t size);
网络字节序--->本地字节序(string IP)
af:AF_INET、AF_INET6
src:网络字节序IP地址
dst。本地字节序(string IP)size:dst 的大小。
返回值:

成功: dsto
失败:NULL

2.2大小端转换函数

计算机采用小端法，网络存储采用大端法。

uint32_t htonl(uint32_t hostlong); // 本地转网络
uint16_t htons(uint16_t hostshort);
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);
/*
h表示host，n表示network，l表示32位长整数，s表示16位短整数。
如果主机是小端字节序，这些函数将参数做相应的大小端转换然后返回，如果主机是大端字节序，这些函数不做转换，将参数原封不动地返回。
*/

2.3strcut sockaddr结构

 struct sockaddr_in {
               sa_family_t    sin_family; /*  AF_INET */
               in_port_t      sin_port;   /* 端口号*/
               struct in_addr sin_addr;   /* IP地址结构体， */
           };

           /* Internet address. */
           struct in_addr {
               uint32_t       s_addr;     /* IP地址，数值类型 */
           };

adir. sin_addr. s_addr = hton1 (INADDR_ANY);

取出系统中有效的任意IP地址，转为大端存储。二进制类型。

2.4socket模型创建流程图

服务器端有两个文件描述符，一个建立连接后被解放后，开始进行监听，另一个进行通信

2.5socket函数

socket:创建一个套接字

#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>

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

domain：AF_INET , AF_INET6 , AF_UNIX

type:SOCK_STREAM (TCP), SOCK_DGRAM(UDP)

protocol: 0 自动匹配合适协议

成功：返回新套接字所对应的文件描述符

失败：-1 errno

2.6bind函数

bind：给socket绑定IP+端口号

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);

sockfd：socket 函数返回值

addr：strcut sockaddr结构

        struct sockaaar_in aaar ;
        addr.sin_fami1y = AF_INET;

        addr. sin_port = htons(8888);
        addr.sin_addr.s_addr = hton1(INADDR_ANY );

addrlen：sizeof（addr）地址结构的大小

成功：0

失败：-1 error

2.7listen函数

listen：设置同时与服务器建立连接的上限数。（同时进行三次握手的客户端数量）

int listen(int sockfd, int backlog);

sockfd：socket 函数返回值

backlog：上限数值，最大值 128

成功：0

失败：-1 errno

2.8accept函数

accept：阻塞等待客户端建立连接，成功的话返回一个与客户端成功连接的socket文件描述符

 int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

sockfd：socket 函数返回值

addr：传输参数，传输成功与服务器建立连接的那个客户端的地址结构（IP+端口号）

addrlen：传入传出，入：addr的大小。出：客户端addr的实际大小；

返回值：

成功：能与服务器进行通信的 socket 对应的文件描述符

失败：-1 error

2.9connect函数

connect：使用现有的socket与服务器建立连接

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

sockfd：socket 函数返回值

addr：传入参数。地址结构（服务器的地址结构）

addlen：addr长度

成功：0

失败：-1 errno

如果不使用bind绑定客户端地址结构，采用"隐式绑定"

三.TCP协议

3.1TCP通讯时序

三次握手:
主动发起连接请求端，发送SYN标志位，请求建立连接。携带序号号、数据字节数(0)、滑动窗口大小。
被动接受连接请求端，发送 ACK 标志位，同时携带 SYN 请求标志位。携带序号、确认序号、数据字节数(O)、滑动窗口大小。主动发起连接请求端，发送ACK标志位，应答服务器连接请求。携带确认序号。
四次挥手:
主动关闭连接请求端，发送FIN标志位。被动关闭连接请求端，应答ACK标志位。
-----半关闭完成。
被动关闭连接请求端，发送FIN标志位。
主动关闭连接请求端，应答ACK标志位。
-----连接全部关闭