九：网络编程
一：OSI 模型
开放系统互联模型 ：分为7层
应用层
表示层 加密解密 gzip
会话层 网络断开，连接状态，keep-close keep-alive
传输层tcp udp 协议 文件 视频，音频
网路层ip NAT
链路层 交换机 数据的格式化 帧 校验
物理层 100Mb/8 Gbits 100MB 同轴电缆 10Gb 2.4G 5G
应用层：为网络用户提供各种服务，例如电子邮件、文件传输等。
表示层：为不同主机间的通信提供统一的数据表示形式。
会话层：负责信息传输的组织和协调，管理进程会话过程。
传输层：管理网络通信两端的数据传输，提供可靠或不可靠的传输服务。
网络层：负责数据传输的路由选择和网际互连。
数据链路层，负责物理相邻(通过网络介质相连)的主机间的数据传输，主要作用包括物理地址寻址、数据帧封装、差错控制等。该层可分为逻辑链路控制子层(LLC)和介质访问控制子层(MAC)。
物理层，负责把主机中的数据转换成电信号，再通过网络介质(双绞线、光纤、无线信道等)来传输。该层描述了通信设备的机械、电气、功能等特性。
二：TCP/IP模型
网际互联模型 ：分为4层
tcp/ip协议栈
应用层 ====》应用程序
传输层 ====》端口号tcp udp
网络层 ====》IP 地址
接口层 ====》网卡 驱动 1GB
2.1TCP/IP协议族
www.taobao.com ---> 192.168.0.19
www.voa.com vpn
dns 域名解析
DHCP
应用层： HTTP TFTP FTP SNMP DNS ...
传输层： TCP传输控制 UDP用户数据报 56k猫
网络层： IP ICMP（ping） RIP OSPF IGMP ...
物理层： ARP RARP ... ip--->mac
arp,,,,
192.160.0.112
三：各种函数
网络接口
1、socket 套接字 ==》BSD socket 》用于网络通信的一组接口函数。socket api application interface
2、ip+port 地址+端口=》地址用来识别主机
端口用来识别应用程序
port分为TCP port / UDP port 范围都是： 1-65535
约定1000 以内的端口为系统使用。
3.1socket
include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
int socket(int domain, int type, int protocol);
功能：程序向内核提出创建一个基于内存的套接字描述符
参数：domain 地址族， PF_INET == AF_INET ==>互联网程序
PF_UNIX == AF_UNIX ==>单机程序
type 套接字类型：
SOCK_STREAM 流式套接字 =》TCP
SOCK_DGRAM 用户数据报套接字=>UDP（用户数据报）//实时性好，但是会丢包
SOCK_RAW 原始套接字 ===》IP
protocol 协议 ==》0 表示自动适应应用层协议。
返回值：成功 返回申请的套接字id， 失败 -1；
3.2bind 客户端连服务器
因为服务器ip地址不经常变，客户端ip地址经常变
int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr, socklen_t addrlen);
功能：如果该函数在服务器端调用，则表示将参数1相关的文件描述符文件与参数2 指定的接口地址关联， 用于从该接口接受数据。
如果该函数在客户端调用，则表示要将数据从 参数1所在的描述符中取出并从参数2所在的接口设备上发送出去。
注意：如果是客户端，则该函数可以省略，由默认接口发送数据。
参数：sockfd 之前通过socket函数创建的文件描述符，套接字id
my_addr 是物理接口的结构体指针。表示该接口的信息。
struct sockaddr ////通用地址结构
{
u_short sa_family; ////地址族
char sa_data[14]; ////地址信息
};
转换成网络地址结构如下：
struct _sockaddr_in ///网络地址结构
{
u_short sin_family; ////地址族
u_short sin_port; ///地址端口 设大点，以免找不到空位，也要转：htons(小端转大段)
struct in_addr sin_addr; ///地址IP ipconfig命令，到时候转数字且是大端的
char sin_zero[8]; ////占位
};
struct in_addr
{
in_addr_t s_addr;//到时.两下找到这个
}
socklen_t addrlen: 参数2 的长度。
返回值：成功 0， 失败 -1；
3.3recvfrom()/sendto()
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
参数：sockfd
如果服务器则是accept的返回值的新fd
如果客户端则是socket的返回值旧fd
buff 用来存储数据的本地内存，一般是数组或者动态内存。
len 要获取的数据长度
flags 获取数据的方式，0 表示阻塞接受。
*src_addr 从哪个接受
*addrlen 长度
ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
功能：从msg所在的内存中获取长度为len的数据以flags
方式写入到sockfd对应的套接字中。
参数：sockfd：
如果是服务器则是accept的返回值新fd
如果是客户端则是sockfd的返回值旧fd
msg 要发送的消息
len 要发送的消息长度
flags 消息的发送方式。 //默认0.
dest_addr 给谁回
addrlen 长度
返回值：成功 发送的字符长度， 失败 -1；
3.4close() ：关闭指定的套接字id；
四：ser/cli端
//ser端
// server
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <time.h>
#include <unistd.h>
typedef struct sockaddr *(SA); //套接字不是单独给网络用的，可以用别名强转消除警告
int main(int argc, char **argv)
{
// udp 用户数据报
int udpfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if (-1 == udpfd)
{
perror("socket");
return 1;
}
//给套接字 设定IP +port
// man 7 ip
// ser 是本服务器的地址+port ，cli 准备存储客户端 的地址+port
struct sockaddr_in ser, cli;
bzero(&ser, sizeof(ser));
bzero(&cli, sizeof(cli));
ser.sin_family = AF_INET; // ipv4，同上
// host to net short
//小端转大端
ser.sin_port = htons(50000);//设置大点，以免找不到有空位
//点分十进制转 大端
ser.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.31.33");//对应的ip地址 //ifconfig
int ret = bind(udpfd, (SA)&ser, sizeof(ser));
if (-1 == ret)
{
perror("bind");
return 1;
}
socklen_t len = sizeof(cli);
while (1)
{
char buf[512] = {0};
// recvfrom 会阻塞
recvfrom(udpfd, buf, sizeof(buf), 0, (SA)&cli, &len);
printf("from cli:%s\n", buf);
time_t tm;
time(&tm);
sprintf(buf, "%s %s", buf, ctime(&tm));
sendto(udpfd, buf, strlen(buf), 0, (SA)&cli, len);
}
close(udpfd);
// system("pause");
return 0;
}
//cli端
// client 客户端
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <time.h>
#include <unistd.h>
typedef struct sockaddr *(SA);
int main(int argc, char **argv)
{
// internet ip v4
int udpfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if (-1 == udpfd)
{
perror("socket");
return 1;
}
struct sockaddr_in ser;
bzero(&ser, sizeof(ser));
ser.sin_family = AF_INET; // ipv4
// host to net short
//小端转大端
ser.sin_port = htons(50000);
//点分十进制转 大端
ser.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.31.33");
int i = 30;
while (i--)
{
char buf[512] = "Bhello,";
sendto(udpfd, buf, strlen(buf), 0, (SA)&ser, sizeof(ser));
bzero(buf, sizeof(buf));
//能收到数据的话，也只会是 服务端发送 。
recvfrom(udpfd, buf, sizeof(buf), 0, NULL, NULL);//客户端负责发送，没必要接受，用NULL
printf("from ser:%s", buf);
sleep(1);
}
close(udpfd);
// system("pause");
return 0;
}
五：双工通信
// server
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <time.h>
#include <unistd.h>
typedef struct sockaddr*(SA);
void* th1(void* arg)
{
int udpfd = *(int*)arg;
while (1)
{
char buf[512] = {0};
// recvfrom 会阻塞
recvfrom(udpfd, buf, sizeof(buf), 0, NULL, NULL);
if (0 == strcmp(buf, "#quit\n"))
{
exit(0);
}
printf("from cli:%s", buf);
}
return NULL;
}
typedef struct
{
int udpfd;
struct sockaddr_in cli;
} TH_ARG;
void* th2(void* arg)
{
TH_ARG* tmp = (TH_ARG*)arg;
int udpfd = tmp->udpfd;
int len = sizeof(tmp->cli);
while (1)
{
char buf[512] = {0};
printf("to cli:");
fgets(buf, sizeof(buf), stdin);
sendto(udpfd, buf, strlen(buf), 0, (SA)&tmp->cli, len);
if (0 == strcmp(buf, "#quit\n"))
{
exit(0);
}
}
return NULL;
}
int main(int argc, char** argv)
{
// udp 用户数据报
int udpfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if (-1 == udpfd)
{
perror("socket");
return 1;
}
//给套接字 设定IP +port
// man 7 ip
// ser 是本服务器的地址+port ，cli 准备存储客户端 的地址+port
struct sockaddr_in ser, cli;
bzero(&ser, sizeof(ser));
bzero(&cli, sizeof(cli));
ser.sin_family = AF_INET; // ipv4
// host to net short
//小端转大端
ser.sin_port = htons(50000);
//点分十进制转 大端
// 本地回环 用于自己接收，自己发送，本地测试网络程序
ser.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
int ret = bind(udpfd, (SA)&ser, sizeof(ser));
if (-1 == ret)
{
perror("bind");
return 1;
}
socklen_t len = sizeof(cli);
pthread_t tid1, tid2;
char buf[512] = {0};
//因为udp 无连接，服务器不知道客户端的地址和端口 ，需要客户端自报家门
recvfrom(udpfd, buf, sizeof(buf), 0, (SA)&cli, &len);
TH_ARG arg;
arg.udpfd = udpfd;
arg.cli = cli;
pthread_create(&tid1, NULL, th1, &udpfd);
pthread_create(&tid2, NULL, th2, &arg);
pthread_join(tid1, NULL);
pthread_join(tid2, NULL);
close(udpfd);
// system("pause");
return 0;
}
// client 客户端
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <time.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
typedef struct sockaddr *(SA);
void* th1(void* arg)
{
int udpfd = *(int*)arg;
while (1)
{
char buf[512] = {0};
// recvfrom 会阻塞
recvfrom(udpfd, buf, sizeof(buf), 0, NULL, NULL);
if (0 == strcmp(buf, "#quit\n"))
{
exit(0);
}
printf("from ser:%s", buf);
}
return NULL;
}
typedef struct
{
int udpfd;
struct sockaddr_in ser;
} TH_ARG;
void* th2(void* arg)
{
TH_ARG* tmp = (TH_ARG*)arg;
int udpfd = tmp->udpfd;
int len = sizeof(tmp->ser);
while (1)
{
char buf[512] = {0};
printf("to ser:");
fgets(buf, sizeof(buf), stdin);
sendto(udpfd, buf, strlen(buf), 0, (SA)&tmp->ser, len);
if (0 == strcmp(buf, "#quit\n"))
{
exit(0);
}
}
return NULL;
}
int main(int argc, char **argv)
{
// internet ip v4
int udpfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if (-1 == udpfd)
{
perror("socket");
return 1;
}
struct sockaddr_in ser;
bzero(&ser, sizeof(ser));
ser.sin_family = AF_INET; // ipv4
// host to net short
//小端转大端
ser.sin_port = htons(50000);
//点分十进制转 大端
ser.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
pthread_t tid1, tid2;
TH_ARG arg;
arg.ser = ser;
arg.udpfd = udpfd;
char buf[512]="start";
sendto(udpfd, buf, strlen(buf), 0, (SA)&ser, sizeof(ser));
pthread_create(&tid1, NULL, th1, &udpfd);
pthread_create(&tid2, NULL, th2, &arg);
pthread_join(tid1,NULL);
pthread_join(tid2,NULL);
close(udpfd);
// system("pause");
return 0;
}