网络编程

1.网络基础

 1.1.网络工具

ping 192.168.0.26 ping某个机器在网络里通不通

ping -b ip广播地址    

ifconfig -a 查看网络接口的信息

MTU最大传输单位

inet ip地址

Bcast 广播地址

had 硬件地址

lsof列出进程正在使用的文件

netstat -a 显示所有正在使用ip以及端口

     -u 正在支持的是udp协议 AF_UDP

     -t 正在支持的是tcp协议  AF_TCP

     -x 基于unix的  AF_UNIX

     -n以数字方式显示

 1.2网络的基本概念

网络编程采用socket模型

网络通信的本质也是进程之间的ipc，但是是不同主机之间的进程

识别进程需要先识别主机再识别进程  sockaddr_in

识别主机：4字节整数：in_addr

IP地址 表示方法：

内部表示：4字节整数

外部表示：数点字符串表示 1.2.3.4

特点：便于记忆，但是不便于计算机识别，需要转换

识别进程：2字节整数：应用端口号 in_port_t 无符号的16字节整数

struct  sockaddr_in

{

int    sin_family;

struct in_addr(无符号的32字节整数)     sin_addr;

in_port_in    sin_port;

}

ip地址表示方法：

字符串"192.168.0.1"    char *ip = "192.168.0.1"  |||||||char cip[4]={192,168,0,26} char*ip = (int*)cip

整数:in_addr_t   nip =   192<<24 | 168<<16|0<<8|26

字结构struct in_addr      struct in_addr sip={nip};

连接点endpoint

struct sockaddr_in

{

in_port_t      sin_port;

struct in_addr  sin_addr;

};

 1.3IP地址的转换

一系列函数：<sys/socket.h><netinet/in.h><arpa/inet.h>

inet_addr 把字符串转化为整数    网络字节序

255.255.255.255转换结果是-1，这个函数出现错误返回-1 有时有问题。。不常用

inet_aton 把字符串转化为结构体   网络字节序  常用

inet_network      把字符串转化为整数，本地字节序

字节序：高位高字节。低位低字节。。不同的系统的字节序不一样。

本地字节序：和系统有关。

网络字节序：和系统无关。

inet_ntoa 把结构体转化为字符串   常用

<>

htons(16位号)将本地字节序转化为网络字节序

 1.4IP地址的意义

1.struct in_addr inet_makeaddr(int net,int host)  指定一个网络号和主机号构建ip地址

in_addr结构体

2.in_addr_t inet_lnaof(struct in_addr in)  将一个ip地址分析出主机号

3in_addr_t inet_netof(struct in_addr in) 从一个ip地址分析出网络号

 1.5计算机系统中的网络配置

setup命令 配置网络

/etc/hosts文件 配置了IP，域名，主机名

/etc/protocols文件   配置系统支持的协议

/etc/services文件  存放本机支持的一些服务和他们采用的协议和端口号。应用层的。。。

函数：控制上面的文件，本地远程都可以访问。getXXXbyXXX

struct hostent gethostbyname()   

 struct hostent  gethostbyaddr()

返回的hostent结构体里面包含一个数据项的各个内容

例子：struct hostent *ent; host结构体表示hosts文件中的一条数据项

sethostent(1) 表示打开hosts文件

while(1)

{

ent = gethostent(); 得到一条数据项

if(ent == 0) break;   如果ent指向为空 结束

printf(ent->)   ent 结构体里面有很多成员 h_addr[1,2,3,4] %hhu.来打印ip地址

}

endhostent();结束打开hosts文件

2.TCP/UDP编程

   模式             数据                      协议

对等模型：AF_INET   SOCK_DGRAM    0       用UDP

C/S模型：AF_INET  SOCK_STREAM　0　   用 TCP

 2.0 网络编程

1.OSI7层

物理层：硬件媒介

数据链路层：数据应发往何地，怎么走

网络层：数据分不分包 传给谁

传输层：数据传递是否正确

会话层

表示层

应用层

2.程序员分为四层，程序员只关注这四层

数据链路层：传到何地（物理怎么传输，走哪条道）

网络层IP层：数据怎样传递，传给谁（传输方式，分不分包）

传输层TCP层：数据传递的状态（数据传输的结果，可靠性）

应用层：数据传递的含义，解码，两个应用明白传过来的数据的含义

编程角度：链路层：ARP层

 2.1.UDP编程的数据特点：

对等模型，采用数据报文模式 AF_INET   SOCK_DGRAM    0 

构建socket 构建socket

绑定IP地址bind()连接目标（可选）   connect()

read/recv/from发送数据write send sendto

关闭close()

recv(int s,void *buf,siez_t len,int flags)

flags=0,和read相同

recv(int s,void *buf,siez_t len,int flags,struct sockaddr *from,socklen_t *fromlen)

recvfrom()

简述：
  接收一个数据报并保存源地址。

  #include <winsock.h>

  int PASCAL FAR recvfrom( SOCKET s, char FAR* buf, int len, int flags,
  struct sockaddr FAR* from, int FAR* fromlen);

  s：标识一个已连接套接口的描述字。
  buf：接收数据缓冲区。
  len：缓冲区长度。
  flags：调用操作方式。
  from：（可选）指针，指向装有源地址的缓冲区。   返回类型，把一个变量作为实参，将缓冲区地址放到这个变量中
  fromlen：（可选）指针，指向from缓冲区长度值。    返回类型，把一个变量作为实参，将缓冲区长度放到这个变量中

注释：
  本函数由于从（已连接）套接口上接收数据，并捕获数据发送源的地址。
  对于SOCK_STREAM类型的套接口，最多可接收缓冲区大小个数据。如果套接口被设置为线内接收带外数据（选项为SO_OOBINLINE），且有带外数据未读入，则返回带外数据。应用程序可通过调用ioctlsocket()的SOCATMARK命令来确定是否有带外数据待读入。对于SOCK_STREAM类型套接口，忽略from和fromlen参数。
  对于数据报类套接口，队列中第一个数据报中的数据被解包，但最多不超过缓冲区的大小。如果数据报大于缓冲区，那么缓冲区中只有数据报的前面部分，其他的数据都丢失了，并且recvfrom()函数返回WSAEMSGSIZE错误。
  若from非零，且套接口为SOCK_DGRAM类型，则发送数据源的地址被复制到相应的sockaddr结构中。fromlen所指向的值初始化时为这个结构的大小，当调用返回时按实际地址所占的空间进行修改。
  如果没有数据待读，那么除非是非阻塞模式，不然的话套接口将一直等待数据的到来，此时将返回SOCKET_ERROR错误，错误代码是WSAEWOULDBLOCK。用select()或WSAAsynSelect()可以获知何时数据到达。
  如果套接口为SOCK_STREAM类型，并且远端“优雅”地中止了连接，那么recvfrom()一个数据也不读取，立即返回。如果立即被强制中止，那么recv()将以WSAECONNRESET错误失败返回。
  在套接口的所设选项之上，还可用标志位flag来影响函数的执行方式。也就是说，本函数的语义既取决于套接口选项，也取决于标志位参数。标志位可取下列值：
  值 意义
  MSG_PEEK 查看当前数据。数据将被复制到缓冲区中，但并不从输入队列中删除。
  MSG_OOB 处理带外数据（参见2.2.3节具体讨论）。
  
返回值：
  若无错误发生，recvfrom()返回读入的字节数。如果连接已中止，返回0。否则的话，返回SOCKET_ERROR错误，应用程序可通过WSAGetLastError()获取相应错误代码。

错误代码：
  WSANOTINITIALISED：在使用此API之前应首先成功地调用WSAStartup()。
  WSAENETDOWN：WINDOWS套接口实现检测到网络子系统失效。
  WSAEFAULT：fromlen参数非法；from缓冲区大小无法装入端地址。
  WSAEINTR：阻塞进程被WSACancelBlockingCall()取消。
  WSAEINPROGRESS：一个阻塞的WINDOWS套接口调用正在运行中。
  WSAEINVAL：套接口未用bind()进行捆绑。
  WSAENOTCONN：套接口未连接（仅适用于SOCK_STREAM类型）。
  WSAENOTSOCK：描述字不是一个套接口。
  WSAEOPNOTSUPP：指定了MSG_OOB，但套接口不是SOCK_STREAM类型的。
  WSAESHUTDOWN：套接口已被关闭。当一个套接口以0或2的how参数调用shutdown()关闭后，无法再用recv()接收数据。
  WSAEWOULDBLOCK：套接口标识为非阻塞模式，但接收操作会产生阻塞。
  WSAEMSGSIZE：数据报太大无法全部装入缓冲区，故被剪切。
  WSAECONNABORTED：由于超时或其他原因，虚电路失效。
  WSAECONNRESET：远端强制中止了虚电路。

sendto()

简述：
  向一指定目的地发送数据。

  #include <winsock.h>

  int PASCAL FAR sendto( SOCKET s, const char FAR* buf, int len, int flags,
  const struct sockaddr FAR* to, int tolen);

  s：一个标识套接口的描述字。
  buf：包含待发送数据的缓冲区。
  len：buf缓冲区中数据的长度。
  flags：调用方式标志位。
  to：（可选）指针，指向目的套接口的地址。
  tolen：to所指地址的长度。

注释：
  sendto()适用于已连接的数据报或流式套接口发送数据。对于数据报类套接口，必需注意发送数据长度不应超过通讯子网的IP包最大长度。IP包最大长度在WSAStartup()调用返回的WSAData的iMaxUdpDg元素中。如果数据太长无法自动通过下层协议，则返回WSAEMSGSIZE错误，数据不会被发送。
  请注意成功地完成sendto()调用并不意味着数据传送到达。
  sendto()函数主要用于SOCK_DGRAM类型套接口向to参数指定端的套接口发送数据报。对于SOCK_STREAM类型套接口，to和tolen参数被忽略；这种情况下sendto()等价于send()。
  为了发送广播数据（仅适用于SOCK_DGRAM），in参数所含地址应该把特定的IP地址INADDR_BROADCAST（winsock.h中有定义）和终端地址结合起来构造。通常建议一个广播数据报的大小不要大到以致产生碎片，也就是说数据报的数据部分（包括头）不超过512字节。
  如果传送系统的缓冲区空间不够保存需传送的数据，除非套接口处于非阻塞I/O方式，否则sendto()将阻塞。对于非阻塞SOCK_STREAM类型的套接口，实际写的数据数目可能在1到所需大小之间，其值取决于本地和远端主机的缓冲区大小。可用select()调用来确定何时能够进一步发送数据。
  在相关套接口的选项之上，还可通过标志位flag来影响函数的执行方式。也就是说，本函数的语义既取决于套接口的选项也取决于标志位。后者由以下一些值组成：

值      意义
MSG_DONTROUTE   指明数据不选径。一个WINDOWS套接口供应商可以忽略此标志；参见2.4节中关于SO_DONTROUTE的讨论。
MSG_OOB     发送带外数据（仅适用于SO_STREAM；参见2.2.3节）。  

返回值：
  若无错误发生，send()返回所发送数据的总数（请注意这个数字可能小于len中所规定的大小）。否则的话，返回SOCKET_ERROR错误，应用程序可通过WSAGetLastError()获取相应错误代码。

案例：

A:接受用户的数据并且打印数据与发送者的IP，返回一个信息过去。

B:发送数据，接收数据并且打印

A:

#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <string.h>#include <sys/socket.h>#include <stdlib.h>#include <netinet.h>int main(int argc, char *argv[]){int fd;struct sockaddr_in ad; //本机的ip地址char buf[100]; //接收数据缓冲区struct sockaddr_in ad_snd;//发送方ip地址//sockaddr_in定义的结构体存放ip地址int r;socklen_t len;//指定发送者ip的长度//构造socket**********fd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,17);//udp协议采用报文格式，协议号为17 返回一个值传给fdif(fd==-1)printf("socket:&m\n"),exit(-1);printf("建立socket成功！\n");//绑定地址ad.sin_family = AF_INET;//指定地址ad.sin_port = htons(11111);//要用htons函数转换网络字节序，每个协议有默认端口，所以一般要用一万以上的端口inet_aton(&ad.sin_addr,"192.168.180.92")//将ip地址存入结构体中的ip地址项，字符串转换为接口提*********r = bind(fd,(struct sockaddr*)&ad,sizeof(ad));//把地址绑定到socket里面if(r==-1)绑定失败绑定成功while(1){len = sizeof(ad_snd)************r=recvfrom(fd,buf,sizeof(buf)-1,0,(struct sockaddr*)&ad_snd,&len);//recvfrom函数if(r>0){//接受数据成功buf[r]=0;printf("发送者ip:%s,数据%s\n",inet_ntoa(ad_snd.sin_addr),buf);}if(r==0){//没有数据了。printf("关闭");close(fd);break;}if(r==-1){printf("网络故障");close(fd);break;}}}

B:

#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <string.h>#include <sys/socket.h>#include <stdlib.h>#include <netinet/in.h>#include <netdb.h>#include <arpa/inet.h>int main(int argc, char *argv[]){int fd;struct sockaddr_in ad;char buf[102];//从键盘录入数据的缓冲区int r;fd = socket(F_INET,SOCK_DGRAM,0);if(fd == -1)printf(错误);ad.sin_family=AF_INET;ad.sin_port=hton(11111);ad.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.180.92");while(1){r=read(0,buf,sizeof(buf)-1);if(r<=0)break;buf[r] ='\0';r=sendto(fd,buf,r,0,(struct sockaddr*)&ad,sizeof(ad));if(r==-1) break;}close(fd);return 0;}

总结：

1.问题：

connect + send +close== sendto  但sendto是每发一次连接一次，连接一次关闭一次 

2.问题：

recvfrom的作用不是从指定ip接受，而是从任意ip接受数据，但主要目的是得到发送者的ip

3.问题：

为什么要bind主要目的是告诉网络发送数据的目标不是一定要绑定，只要知道你的ip和port就能发送数据

4.为什么发送者没有绑定ip和端口

底层网络驱动自动生分成ip和端口

 缺陷：接收方不区分发送者，什么地方发过来的都接受。UDP的缺陷，tcp可以根据ip地址接受

 2.2.TCP编程的数据特点

 2.3.TCP服务器的编程