TCP/IP协议学习总结

本文为自己的学习总结，没有那些大神们那么的深入，只为自己的一些心得总结，有很多不足之处，请各位勿喷，望多多指正！！无限感激

一、TCP/IP协议

为什么会有这个协议: 为了实现不同计算机系统/网络系统之间的通信其他还有很多网路协议，只是很多只能特定某些计算机系统间的通信，通用性不强

TCP/IP协议是什么: IP协议: 实现不同网路的互联； TCP: 用于传输控制协议

TCP/IP协议的体系结构: 主要有四个层次：应用层(我们的数据)、传输层(TCP/UDP，实现传输数据)、网络层(IP层，实现不同网路之间的链接，包括如何

                                      找到目标机器)、网路接口和物理层(实现真正的数据发送)。

接下来深入理解这几个协议:

       实现网路互联的协议(IP协议): 最主要的就是通过IP地址找到目标机器。IP地址有四类(A、B、C、D)

                                                     A类:  1.0.0.1 ~ 127.255.255.255

                                                     B类:  128.0.0.1 ~ 191.255.55.255

                                                     C类:  192.0.0.1 ~ 223.255.255.255

                                                     D类:  224.0.0.1~ 239.255.255.255 (用于组播)

      实现数据传播的协议:

             TCP协议(传输控制协议): 必须先建立连接然后才能通信(相当于打电话，必须得到应答只有才能通信，而且有数据检验),可靠性高。

             UDP协议(数据报文传输协议): 不可靠无连接传输(只管发送出去，相当于写信，对方收不收到都不管)，传输快，但是不可靠常用于广播 。

二、如何进行网络编程(Linux)

Socket：进程通信接口、网路通信编程接口，不仅适用于本地进程的通信, 还适用于网路之间进程的通信。

          面向连接的 Socket机制与国家电话网路有点类似：两个电话号码相当于两个进程Socket号。电话的区号相当于一个网路地址，区内的一个单位交换机相当于一台电脑主机，区内的每一个电话(号码)相当于进程的Socket号。用户打电话通信前都需要有一个号码，也就是两个进程通信前要有一个Socket号。拨打电话的时候相当于通过Socket号进行连接，如果对方不在用一个区域那么就得加上区号也相当于网路地址(IP地址)。若果对方电话机存在并且空闲，那么就进行通信，想电话机发出信息或者接收信息，就相当于像Socket发出信息或者接收信息。我们在通过电话通信的时候，电话机是屏蔽了整个电话系统里面的东西(比如怎么进行组网呀，怎么进行查找某个电话机呀等等)，而Socket也是屏蔽了整个互联网的细节(比如如何查找到某个主机，如何建立连接等等)，这样的话，给应用层编程带来了很多的方便之处。

Socket编程的注意事项: IP地址的绑定、端口号的绑定、字节序(网路字节序为大端序)、防火墙、超时等问题

Socket有三种类型，分别用于不同的协议:  

            流式套接字(SOCK_STREAM): 适用于 TCP协议

            数据报套接字(SOCK_DGRAM): 适用于UDP协议

            原始套接字(SOCK_RAM): 可以直接访问 IP、ICMP层

网络编程常用接口函数：

socket(): 创建套接字

bind(): 绑定本机地址和端口

connect(): 建立连接(用于TCP客户端)

listen(): 监听套接字

accept(): 接受TCP连接(用于TCP服务器)

recv()、read()、recvfrom() : 接收数据，其中recvfrome()用于UDP协议

send()、write()、sendto(): 发送数据，其中 sendto() 用于UDP协议

close()、shutdown() : 关闭套接字

常用结构体：

struct sockaddr        //通用地址结构体

{

    u_short sa_family;  //地址簇, AF_xxx

    char sa_data[14];  //十四字节协议地址

}

struct sockaddr_in      // Internet 协议地址结构体

{

    u_short sin_family;    // 地址簇, AF_xxx

    u_short sin_port;      //端口

    struct in_addr sin_addr;  //IPV4地址

    char sin_zero[8];

}

编程的总体思想是：寻找目标主机、寻找目标进程、通信

TCP编程流程:  

例子：

服务器端

#include "head_net.h"

int main(int argc,char **argv)

{

    int sock_fd,conn_fd;

    struct sockaddr_in sin,cin;

    socklen_t len;

    char cli_ip[16];

    char buf[SIZE];

    int ret;

    if(argc != 2){

fprintf(stderr,"Usage %s <SRV_IP>\n",argv[0]);

exit(1);

    }

    /*1:创建socket*/

    if( (sock_fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)) < 0) 

     p_error("socket");

    /*2:绑定地址*/

    bzero(&sin,sizeof(sin));

    sin.sin_family = AF_INET;

    sin.sin_port = htons(PORT);

    sin.sin_addr.s_addr = inet_addr(SRV_IP);

    if(bind(sock_fd,(struct sockaddr*)&sin,sizeof(sin)) < 0)

p_error("bind");

    /*3:监听*/

    if(listen(sock_fd,N) < 0)

p_error("listen");

    /*4:连接,三次握手*/

    if( (conn_fd = accept(sock_fd,(struct sockaddr*)&cin,&len))<0)

p_error("accept");

    /*5:通信*/

    while(1){

bzero(buf,SIZE);

if( (ret = read(conn_fd,buf,SIZE)) < 0)

    p_error("read");

else if(0 == ret){

    close(sock_fd);

    break;

}

if(strncmp(buf,"quit",4) == 0)

    break;

printf("%s",,buf);

    }    

    /*6:关闭socket*/

    shutdown(conn_fd,0);

    return 0;

}

客户端：

#include "head_net.h"

int main(int argc,char **argv)

{

    int sock_fd;

    struct sockaddr_in sin;

    char buf[SIZE];

    if(argc != 2){

fprintf(stderr,"Udage %s <des_ip>\n",argv[0]);

exit(1);

    }

    if( (sock_fd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0)) < 0)

p_error("socket");

    bzero(&sin,sizeof(sin));

    sin.sin_family = AF_INET;

    sin.sin_port = htons(PORT);

    sin.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);

    while(1){

bzero(buf,SIZE);

fgets(buf,SIZE,stdin);

buf[strlen(buf)-1] = '\0';

sendto(sock_fd,buf,strlen(buf),0,(struct sockaddr*)&sin,sizeof(sin));

if(strncmp(buf,"quit",4)! == 0)

    break;

    }

    

    close(sock_fd);

    return 0;

}

UDP编程流程:

例子：

服务器

#include "head_net.h"

int main(int argc,char **argv)

{

    int sock_fd;

    struct sockaddr_in sin,cin;

    char buf[SIZE];

    char cli_ip[16];

    socklen_t len;

    if(argc != 2){

fprintf(stderr,"Udage %s <des_ip>\n",argv[0]);

exit(1);

    }

    if( (sock_fd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0)) < 0)

p_error("socket");

    bzero(&sin,sizeof(sin));

    sin.sin_family = AF_INET;

    sin.sin_port = htons(PORT);

    sin.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);

    if(bind(sock_fd,(struct sockaddr*)&sin,sizeof(sin)) < 0)

p_error("bind");

    len = sizeof(cin);

    while(1){

bzero(buf,SIZE);

recvfrom(sock_fd,buf,SIZE,0,(struct sockaddr*)&cin,&len);

if(strncmp(buf,"quit",4) == 0)

    break;

strcpy(cli_ip,inet_ntoa(cin.sin_addr));

printf("%s from %s\n",buf,cli_ip);

    }

    

    close(sock_fd);

    return 0;

}

客户端：

#include "head_net.h"

int main(int argc,char **argv)

{

    int sock_fd;

    struct sockaddr_in sin;

    char buf[SIZE];

    if(argc != 2){

fprintf(stderr,"Udage %s <des_ip>\n",argv[0]);

exit(1);

    }

    if( (sock_fd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0)) < 0)

p_error("socket");

    bzero(&sin,sizeof(sin));

    sin.sin_family = AF_INET;

    sin.sin_port = htons(PORT);

    sin.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);

    while(1){

bzero(buf,SIZE);

fgets(buf,SIZE,stdin);

buf[strlen(buf)-1] = '\0';

sendto(sock_fd,buf,strlen(buf),0,(struct sockaddr*)&sin,sizeof(sin));

if(strncmp(buf,"quit",4)! == 0)

    break;

    }

    close(sock_fd);

    return 0;

}