孙鑫C++视频笔记(14)网络编程

来源：互联网发布：藏宝海湾数据ah 编辑：程序博客网时间：2024/05/16 01:21

ISO/OSI七层参考模型
OSI（Open System Interconnection）参考模型将网络的不同功能划分为7层。
应用层--->处理网络应用
表示层--->数据表示
会话层--->主机间通信
传输层--->端到端的连接
网络层--->寻址和最短路径
数据链路层--->介质访问（接入）
物理层--->二进制传输
各层使用协议：
应用层：远程登录协议Telnet，文件传输协议FTP，超文本传输协议HTTP，域名服务DNS，简单邮件传输协议SMTP，邮局协议POP3
传输层：传输控制协议TCP：面向连接的可靠的传输协议，用户数据报协议UDP：是无连接的，不可靠的传输协议。
网络层：网际协议IP，Internet互联网控制报文协议ICMP、Internet组管理协议IGMP。
TCP/IP模型
应用层
传输层
网络层
网络接口

套接字（socket）
套接字存在于通信区域中。通信区域也叫地址族，它是一个抽象的概念，主要用于将通过套接字通信的进程的共有特性综合在一起。套接字通常只与同一区域的套接字交换数据（也有可能跨区域通信，但这支在执行了某种转换进程后才能实现）。Windows Sockets只支持一个通信区域：网际域（AF_INET），这个域被使用网际协议簇通信的进程使用。
网络字节顺序
不同的计算机存放多字节值的顺序不同，有的机器在起始地址存放低字节（低位先存），有的机器在起始地址存放高字节（高位先存）。基于Intel的CPU，即我们通常使用的PC机采用的是低位先存。为保证数据的正确性，在网络协议中需要制定网络字节顺序。TCP/IP协议使用16位整数和32位整数的高位先存格式

网间进程通信完全是异步的，相互通信的进程间既不存在父子关系，又不共享内存缓冲区，因此需要一种机制为希望通信的进程间建立联系，为二者的数据交换提供同步，这就是基于客户机/服务器模式的TCP/IP。
套接字的类型
流式套接字（SOCK_STREAM）
提供面向连接，可靠的数据传输服务，数据无差错，无重复的发送，且按发送顺序接收
数据报套接字（SOCK_DGRAM）
提供无连接服务。数据报以独立包形式发送，不提供错误保证，数据可能丢失或重复，并且接收顺序混乱。基于UDP
原始套接字（SOCK_RAW）。

基于TCP的socket编程服务器和客户端进行通信都使用send/recv
基于UDP的socket编程服务器端为接收端，客户端为发送端。发送数据为sendto,接收数据为recvfrom

int WSAStartup (
WORD wVersionRequested,
LPWSADATA lpWSAData
);
wVersionRequested用来指定准备加载Winsock库的版本，高位字节指定副版本，低位字节指定主版本，可用MAKEWORD(x,y)(其中x是高位字节，y是低位字节)方便的获得wVersionRequested的正确值
lpWSAData是指向WSADATA结构的指针，WSAStartup把其加载的苦版本的有关信息添在这个结构中
对于每一个WSAStartup的成功调用，最后都应该调用WSACleanUp以便释放资源
如果调用成功，将返回套接字描述符。如果调用失败，将返回INVALID_SOCKET,错误信息可通过WSAGetLastError返回

SOCKET socket (
int af, //指定地址族，对于TCP/IP只能是AF_INET(PF_INET)
int type, //SOCK_STREAM，SOCK_DGRAM
int protocol //推荐为零，可自动选择协议
);

struct sockaddr_in{
    short            sin_family;
    unsigned short      sin_port;
    struct   in_addr      sin_addr;
    char               sin_zero[8];
};
struct   in_addr {
    union   {
         struct{
             unsigned char   s_b1,
                              s_b2,
                              s_b3,
                              s_b4;
        } S_un_b;
             struct {
             unsigned short s_w1,
                              s_w2;
              } S_un_w;
               unsigned long S_addr;
     } S_un;
};

在为我们的网络程序指定端口号时，我们要用1024以上的端口
htonl把一个u_long类型从主机字节序转换为网络字节序
htons把一个u_short类型从主机字节序转换为网络字节序

SOCKET accept (
SOCKET s,
struct sockaddr FAR* addr,
int FAR* addrlen          //必须在传入一个addrlen之前为它赋初始值，否则调用失败
);       //int len=sizeof(SOCKADDR);

inet_addr：The Windows Sockets inet_addr function converts a string containing an (Ipv4) Internet Protocol dotted address into a proper address for the IN_ADDR structure.

unsigned long inet_addr (
const char FAR * cp
);//用来把IP地址转化为ULONG类型

inet_ntoa：The Windows Sockets inet_ntoa function converts an (Ipv4) Internet network address into a string in Internet standard dotted format.

char FAR * inet_ntoa (
struct in_addr in
);
返回一个点分十进制地址值

int bind (
SOCKET s,
const struct sockaddr FAR* name,
int namelen
);

SOCKADDR：The SOCKADDR structure varies depending on the protocol selected. Except for the sa_family field, SOCKADDR contents are expressed in network byte order.

struct sockaddr {
u_short sa_family;
char sa_data[14];
};

列出服务器程序如下：
#include <Winsock2.h>
#include <stdio.h>

main()
{
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
int err;

wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1);

err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
if ( err != 0 )
{

  return;
}

if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||
   HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) {

  WSACleanup( );
  return;
}
SOCKET sockSrv=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
//第三个参数为零表示自动选择协议

SOCKADDR_IN addrSrv; //定义一个地址结构体的变量
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);
addrSrv.sin_family=AF_INET;
addrSrv.sin_port=htons(6000);
//htons把一个u_short类型从主机字节序转换为网络字节序

bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));

listen(sockSrv,5);

SOCKADDR_IN addrClient;
int len=sizeof(SOCKADDR);
while(1)
{
  SOCKET sockConn=accept(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);
  char sendBuf[100];
  sprintf(sendBuf,"Welcome %s to here",inet_ntoa(addrClient.sin_addr));
  send(sockConn,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0);
  char recvBuf[100];
  recv(sockConn,recvBuf,100,0);
  printf("%s/n",recvBuf);
  closesocket(sockConn);
}
}

要在控制台使用套接字，需要加入头文件 #include <Winsock2.h>和库函数ws2_32.lib
要链接一个动态链接库，我们要在VC++菜单栏中选择Project--->Settings--->Link,在其中的Object/Library modules中先打入一个空格，再添加库函数ws2_32.lib

客户端程序：
#include <Winsock2.h>
#include <stdio.h>

main()
{
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
int err;

wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1);

err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
if ( err != 0 )
{

  return;
}

if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||
   HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) {

WSACleanup( );
return;
}
SOCKET sockClient=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);

SOCKADDR_IN addrSrv;
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr="127.0.0.1";
//本地回路地址，不管本地主机上有没有网卡，都可以测试网络

TCP和UDP编程代码大致相同，不同之处在于，TCP使用send/recv;UDP使用sendto/recvfrom;
sendto(sockClient,"Hello!",strlen("Hello!")+1,0,(SOCKADDR*)&addrSrv,
sizeof(SOCKADDR));
recvfrom(sockSrv,recvBuf,100,0,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);

以下程序是基于UDP的聊天程序源码:
服务器版:
#include <Winsock2.h>
#include <stdio.h>

void main()
{
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
int err;

wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1);

err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
if ( err != 0 )
{

  return;
}

if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||
   HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) {

WSACleanup( );
return;
}

SOCKET sockSrv=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);

SOCKADDR_IN addrSrv;
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);
addrSrv.sin_family=AF_INET;
addrSrv.sin_port=htons(6000);

bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));

char sendBuf[100];
char recvBuf[100];
char temp[200];

SOCKADDR_IN addrClent;
int len=sizeof(SOCKADDR);

while(1)
{
  recvfrom(sockSrv,recvBuf,100,0,(SOCKADDR*)&addrClent,&len);
  if('q'==recvBuf[0])
  {
   sendto(sockSrv,"q",strlen("q")+1,0,(SOCKADDR*)&addrClent,len);
   printf("chat end!/n");
   break;
  }
  sprintf(temp,"%s:%s",inet_ntoa(addrClent.sin_addr),recvBuf);
  printf("%s/n",temp);
  printf("please input data:/n");
  gets(sendBuf);
  sendto(sockSrv,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0,(SOCKADDR*)&addrClent,len);
}

closesocket(sockSrv);
WSACleanup();
}

客户机版:
#include <Winsock2.h>
#include <stdio.h>

void main()
{
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
int err;

wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1);

err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
if ( err != 0 )
{

  return;
}

if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ||
   HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) {

WSACleanup( );
return;
}

SOCKET sockClient=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);

SOCKADDR_IN addrSrv;
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("127.0.0.1");
addrSrv.sin_family=AF_INET;
addrSrv.sin_port=htons(6000);

char sendBuf[100];
char recvBuf[100];
char temp[200];

int len=sizeof(SOCKADDR);

while(1)
{
  printf("please input data/n");
  gets(sendBuf);
  sendto(sockClient,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0,(SOCKADDR*)&addrSrv,
   len);
  recvfrom(sockClient,recvBuf,100,0,(SOCKADDR*)&addrSrv,
   &len);
  if('q'==recvBuf[0])
  {
   sendto(sockClient,"q",strlen("q")+1,0,(SOCKADDR*)&addrSrv,len);
   printf("chat end!/n");
   break;
  }
  sprintf(temp,"%s:%s",inet_ntoa(addrSrv.sin_addr),recvBuf);
  printf("%s/n",temp);
}
closesocket(sockClient);
WSACleanup();
}
记着要加载库函数ws2_32.lib
启动顺序应遵循先服务器后客户机，否则容易出错。
发送字符时应该多加一个空字符作为结束字符。