网络编程（二）

一、流式服务和数据报服务

1、字节流服务：发送端send()只是将数据写到TCP发送缓冲区中，然后将发送缓冲区中的数据打包成报文段发送出去。接收端又将接收到的报文段写到缓冲区中，最后recv()直接取数据。
      字节流服务特点：数据没有明确分割（由底层做分割）,不分一定的报文段，什么时候想发便可将写入缓冲区的数据，进行打包再发送，即send()与recv()的次数不完全对等，没有必然联系。

2、数据报服务：发送端sendto()将数据直接打包成相对应的报文段发送。
      数据报服务特点：数据有明确分割，拿数据按报文段拿。发几次接收端收几次。

上一节《TCP》中介绍了TCP报头，再来看一下UDP报头。

源端口号和目的端口号是必须要有的，接下来是16位数据包长度，指UDP报头和数据总长度。这一点和TCP是不同的。16位校验和检验UDP报头和数据的准确性，和TCP不同的是，UDP报头中校验和不是必须有的。

二、UDP编程步骤：

服务器：
1、 socket
2、 bind
3、 recvfrom/sendto
4、 close
客户端：
1、 socket
2、 sendto/recvfrom
3、 close

 //客户端void main() {     int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);      assert(sockfd != -1);      struct sockaddr_in ser,cli;     ser.sin_family = AF_INET;      ser.sin_port = htons(6000);      ser.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");        sendto(sockfd,"Hello World",strlen("Hello World"),0,(struct sockaddr*)&ser,sizeof(ser));        char buff[128] = {0};      recvfrom(sockfd,buff,127,0,NULL,NULL);        printf("recv::%s\n",buff);        close(sockfd);  }//服务器void main() {      int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);      assert(sockfd != -1);        struct sockaddr_in ser,cli;      ser.sin_family = AF_INET;      ser.sin_port = htons(6000);      ser.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");        int res = bind(sockfd,(struct sockaddr*)&ser,sizeof(ser));      assert(res != -1);        while(1)      {          char buff[128] = {0};          int len_cli = sizeof(cli);          recvfrom(sockfd,buff,127,0,(struct sockaddr*)&cli,&len_cli);          printf("IP:%s\n,D:%d\n,recv::%s\n",inet_ntoa(cli.sin_addr),ntohs(cli.sin_port),buff);            sendto(sockfd,"ok",strlen("ok"),0,(struct sockaddr*)&cli,len_cli);      }        close(sockfd);   }

结果如下：

再详细介绍一下和TCP不同的两个函数：

ssize_t  recvfrom( int sockfd, //通过哪个socket进行通信
                      void *buf, //缓冲区
size_t len, //缓冲区大小
int flags，//暂时设0
struct sockaddr *src_addr, //把数据发送给谁
socklen_t *addrlen );//地址结构体长度
ssize_t sendto( int sockfd,
const void *buf, 
size_t len, 
int flags,
const struct sockaddr *dest_addr, 
socklen_t addrlen );

三、IP

介绍完传输层的两个协议，看看网络层的IP协议。IP协议为上层提供无状态、无连接、不可靠的服务。

无状态指IP通信双方不同步传输数据的状态信息，因此所有IP数据报的发送、传输和接收都是独相互立的、没有上下文关系的。最大的缺点就是无法处理乱序和重复的IP数据报。面向连接的协议，如TCP能够自己处理乱序的、重复的报文段，它交给上层的一定是有序的、正确的。无状态服务的优点也很明显：简单、高效。UDP协议和HTTP协议都是无状态协议。

其IPv4头部结构如下：

4为版本号：指定IP协议的版本，对IPv4来说是4.

4位头部长度：标识IP头部有多少个32位，这一点和TCP是一样的，最长60字节。

8位服务类型：包括一个3位的优先权字段（现已被忽略）、4位的TOS字段和一位保留字段（必须置0）。4位TOS字段分别表示：最小延时（例如直播）、最大吞吐量（例如FTP）、最高可靠性（例如银行系统）、最小费用（省流量）。这4位最多一个置1，也就是说是互斥的。

16位总长度：指整个IP数据报的长度（字节）。

16位标识：唯一地标识主机发送的每一个数据报。其初始值由系统随机生成：每发一个数据报，其值加1。TCP中的32位序号也是初始值随机生成，随后其值加1，但是TCP中的序号是排序用的，而IP中的16位标识是分片用的，同一个数据报中的所有分片都具有相同的标识符。

3位标志：第一位保留置0。第二位表示“禁止分片”。第三位表示“更多分片”，除最后一个分片外，其它都置1。

13位片偏移：分片相对原始IP数据报开始处（仅指数据部分）的偏移。实际的偏移值左移3位（乘8）得到。

8位生存时间（TTL）：数据报到达目的地之前允许经过的路由器跳数。TTl被发送端设置（常见64），转发过程中每经过一个路由器其值减1。当TTL值减为0时，路由器将丢弃该数据报，并向源端发送一个ICMP差错报文。该值可防止数据报陷入路由循环。

8位协议：区分上层协议。ICMP是1，TCP是6，UDP是17。

16位头部校验和：由发送端填充，仅检验IP数据报头部。（IP数据报头部没错就可以正确转发，不检验数据，不可靠。）

32位源端IP地址和目的端IP地址：标识数据报的发送端和接收端。

再详细说一下IP分片。当IP数据报的长度超过帧的MTU（网络最大传输单元）时，它将被分片传输。分片可能发生在发送端也可能发生在中转路由上，但是只有在最终的目标机器上才会被内核的IP模块重新组装。IP数据报头部的三个字段给分片提供了足够的信息：数据报标识，标志，片偏移。下面是一个分片示意图