（孙鑫 十四） 网络编程

1.IP地址  IP网络中每台主机都必须有一个唯一的IP的地址，是一个逻辑地址，因特网上的IP地址具有全球唯一性。32位，4个字节，常用点分十进制的格式表示，例如：192.168.0.162.网络协议  为进行网络中的数据交换（通信）而建立的规则、标准或约定。（=语义+语法+规则）  不同层具有各自不同的协议。3.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  通信实体的对等层之间不允许直接通信。  各层之间是严格单向依赖。  上层使用下层提供的服务——Service user  下层向上层提供服务——Serivice provider4.OSI各层所使用的协议  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等  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IGMP5.数据封装  一台计算机要发送数据到另一台计算机，数据首先必须打包，打包的过程称为封装。  封装就是在数据前面加上特定的协议头部。  OSI参考模型中，对等层协议之间交换的信息单元统称为协议数据单元（PDU,Protocol Data Unit）。  OSI参考模型中每一层都要依靠下一层提供的服务。  为了提供服务，下层把上层的PDU作为本层的数据封装，然后加入本层的头部（和尾部）。头部中含有完成数据传输所需的控制信息。  这样，数据自上而下递交的过程实际上就是不断封装的过程。到达目的地后自下而上递交的过程就是不断拆封的过程。由此而知，在物理线路上传输的数据，其外面实际上被包封了多层“信封”。  但是，某一层只能识别由对等层封装的“信封”，而对于被封装在“信封”内部的数据仅仅是拆封后将其提交给上层，本层不作任何处理。6.TCP/IP模型  现在TCP/IP已成为internet上通信的工业标准。它包括4个层次：·应用层--3 （对应OSI模型的层数）·传输层--1·网络层--1·网络接口--27.端口  按照OSI七层模型的描述，传输层提供进程（应用程序）通信的能力。为了标识通信实体进行通信的进程（应用程序），TCP/IP协议提出了协议端口（protocol port简称端口）的概念。  端口是一种抽象的软件结构（包括一些数据结构和I/O缓冲区）。应用程序通过系统调用与某端口建立连接（binding）后，相应进程发给传输层的数据都通过该端口输出。  端口用一个整数型标识符来表示，即端口号。端口号跟协议相关，TCP/IP传输层的两个协议TCP和UDP是完全独立的两个软件模块，因此各自的端口号也相互独立。  端口使用一个16位二进制的数字来表示，它的范围是0~65535,1024以下的端口号保留给预定义的服务。例如：HTTP使用80端口。8.套接字（socket）的引入  为了能方便的开发网络应用软件，由美国伯克利大学在unix上推出了一种应用程序访问通信协议的操作系统调用socket（套接字）。socket的出现，使程序员可很方便地访问TCP/IP，从而开发各种网络应用程序。  随着unix的应用推广，套接字在编写网络软件中得到了极大的普及。后来，套接字又被引进了windows等操作系统，称为开发网络应用程序的非常有效快捷的工具。  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，但这只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9.网络字节顺序  不同的计算机存放多字节值的顺序不同。基于intel的CPU采用的是低位先存。为保证数据的正确性，在网络协议中需要指定网络字节顺序。TCP/IP协议使用16位整数和32整数的高位先存格式。10.客户机/服务器模式（主动请求方式）  首先服务器先启动，并根据请求提供相应的服务：1）打开一个通信通道并告知本地主机，它愿意在某一地址和端口上接收客户请求2）等待客户请求到达该端口3）接收到重复服务请求，处理该请求并发送应答信号。接收到并发服务请求，要激活一个新的进程（或线程）来处理这个客户请求。新进程（或线程）处理此客户请求，并不需要对其它请求作出应答。服务完成后，关闭此新进程与客户的通信链路，并终止。4）返回第二步，等待另一个客户请求5）关闭服务器。  客户方：1）打开一个通信通道，并连接到服务器所在主机的特定端口2）向服务器发服务请求报文，等待并接收应答；继续提出请求3）请求结束后关闭通信通道并终止。11.windows sockets的实现  windows sockets是ms windows的网络程序设计接口，它是从berkeley sockets扩展而来的，以动态链接库的形式提供给我们使用。windows sockets在继承了berkeley sockets主要特征的基础上，又对他进行了重要扩充。这些扩充主要是提供了一些异步函数，并增加了符合windows消息驱动特性的网络事件异步选择机制。  windows sockets 1.1和berkeley sockets都是基于TCP/IP协议的：windows sockets 2从windows sockets1.1发展而来，与协议无关并向下兼容，可使用任何底层传输协议提供的通信能力，来为上层应用程序完成网络数据通讯，而不关心底层网络链路的通讯情况，真正实现了底层网络通讯队应用程序的透明。12.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。  数据报式套接字（SOCK_DGRAM）提供无连接服务。数据包以独立包形式发送，不提供无错保证，数据可能丢失或重复，并且接收顺序混乱。  原始套接字（SOCK_RAW）13.基于TCP(面向连接)的socket编程  服务器端的程序1）创建套接字socket2）将套接字绑定到一个本地地址和端口上bind3）将套接字设为监听模式，准备接收客户请求listen4）等待客户请求到来:当请求到来后，接受连接请求，返回一个新的对应于此次连接的套接字accept5）用返回的套接字和客户端进行通信send/recv6）返回，等待另一客户请求7）关闭套接字  客户端程序1）创建套接字socket2）向服务器发出连接请求connect3）和服务器端进行通信send/recv4）关闭套接字14.基于UDP(面向无连接)的socket编程  服务器：1）创建套接字socket2）将套接字绑定到一个本地地址和端口上bind3）等待接收数据recvfrom4）关闭套接字  客户端：1）创建套接字socket2）向服务器发送数据sendto3）关闭套接字1.新建一个win32 console application，TcpSrv，添加一个TcpSrv源文件。  先写一个void main函数。The Windows Sockets WSAStartup function initiates use of WS2_32.DLL by a process.  //初始化这个dll，加载套接字库int WSAStartup (  WORD wVersionRequested,   //用于指定准备加载的winsock库的版本。高位字节指定所需要的winsock库的副版本，而低位字节则是主版本.可用MAKEWORD(X,Y)（其中，x是高位字节，y是低位字节）方便获得wVersionRequested的正确值  LPWSADATA lpWSAData   //是指向WSADATA结构的指针，WSAStartup用其加载的库版本有关的信息填在这个结构中。);typedef struct WSAData {        WORD                    wVersion;//打算使用的winsock版本        WORD                    wHighVersion;  //现有的最高版本        char                    szDescription[WSADESCRIPTION_LEN+1];//事实上没用         char                    szSystemStatus[WSASYS_STATUS_LEN+1];        unsigned short          iMaxSockets;//不要使用以下两个        unsigned short          iMaxUdpDg;        char FAR *              lpVendorInfo; //是为winsock实施方案有关的指定厂商信息预留的，任何一个win32平台上都没使用这个字段} WSADATA, FAR * LPWSADATA;   若winsock.dll或底层网络子系统没用被正确初始化或没有被找到，WSAStartup将返回WSASYSNOTREADY.此外这个函数允许你的应用程序协商使用某种版本的winsock规范，若请求的版本等于或高于DLL所支持的最低版本，WSAData的wVersion成员中将包含你的应用程序应该使用的版本，它是DLL所支持的最高版本与请求版本中较小的那个。反之，若请求的版本低于DLL所支持的最低版本，WSAStartup将返回WSAVERNOTSUPPORTED。关于WSAStartup更详细的信息，请查阅MSDN中的相关部分。  对于每一个WSAStartup的成功调用（成功加载Winsock DLL后），在最后都对应一个WSACleanUp调用，以便释放为该应用程序分配的资源。WORD wVersionRequested;WSADATA wsaData;int err; wVersionRequested = MAKEWORD( 2, 2 ); //构造一个字 err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );if ( err != 0 ) {return;} if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 2 ||HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 2 ) {WSACleanup( );return; }  创建套接字socketThe Windows Sockets socket function creates a socket that is bound to a specific service provider. SOCKET socket (  int af,        //指定地址簇，对于TCP/IP协议的套接字只能是AF_INET（或写成PF_INET）  int type,      //指定socket类型，对于1.1的只支持两种SOCK_STREAM和SOCK_DGRAM   int protocol   //与特定的地址家族相关的协议，若指定为0，则它就会根据地址格式和套接字类别，自动为你选择一个合适的协议。这是推荐使用的一种选择协议的方法);  若函数调用成功，它将返回一个新的socket数据类型的套接字描述符。若调用失败，这个函数就会返回一个INVALID_SOCKET，错误信息可通过WSAGetLastError函数返回。  绑定端口bindThe Windows Sockets bind function associates a local address with a socket.int bind (  SOCKET s,     //指定要绑定的套接字                       const struct sockaddr FAR*  name, //该套接字的本地地址信息，指向sockaddr   int namelen                    //指定该地址结构的长度    );struct sockaddr {        u_short    sa_family;    //该地址家族，必须设为AF_INET        char       sa_data[14];  //仅仅是表示要求一块内存分配区，起到占位的作用该区域中指定与协议相关的具体地址信息。由于实际要求的只是内存区，所以对于不同的协议家族，用不同的结构来替换sockaddr。除了sa_family外，sockaddr是按网络字节顺序表示的。在TCP/IP中，我们可用sockaddr_in结构替换sockaddr，以方便我们填写地址信息。}; struct sockaddr_in {        short   sin_family;//表示地址族，对于IP地址，sin_family成员将一直是AF_INET        u_short sin_port;   //将要分配给套接字的端口        struct  in_addr sin_addr; //给出的是套接字的主机IP地址        char    sin_zero[8];  //只是一个填充数，以使sockaddr_in结构和sockaddr结构长度一样};  若函数调用成功，返回0；若调用失败，就会返回一个SOCKET_ERROR，可用WSAGetLastError返回。    将IP地址指定为INADDR_ANY，允许套接字向任何分配给本机机器的IP地址发送或接收数据。多数情况下，每个机器只有一个IP地址，但有的机器可能会有多个网卡，每个网卡都可有自己的IP地址，用INADDR_ANY可简化应用程序的编写。将地址指定为INADDR_ANY，允许一个独立应用程序接受发自多个接口的回应。若我们只想让套接字使用多个IP中的一个地址，就必须指定实际地址，要做到这一点，可用inet_addr()函数，这个函数需要一个字符串作为其参数，该字符串指定了以点分十进制格式表示的IP地址（如192.168.0.16）。而且inet_addr()函数会返回一个适合分配给S_addr的u_long类型的数值。inet_ntoa()函数会完成相反的转换，它接受一个in_addr结构体类型的参数并返回一个以点分十进制格式表示的IP地址字符串。The Windows Sockets htonl function converts a u_long from host to TCP/IP network byte order (which is big-endian).u_long htonl (            //转换u_long成网络字节序  u_long hostlong    );The Windows Sockets htons function converts a u_short from host to TCP/IP network byte order (which is big-endian).u_short htons (  u_short hostshort  );SOCKET sockSrv=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);SOCKADDR_IN addrSrv;addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);addrSrv.sin_family=AF_INET;addrSrv.sin_port=htons(6000);     //两个字节bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR)); //绑定端口The Windows Sockets listen function places a socket a state where it is listening for an incoming connection.int listen (  SOCKET s,      int backlog  //等待连接队列的最大长度);listen(sockSrv,5);The Windows Sockets accept function accepts an incoming connection attempt on a socket.SOCKET accept (  SOCKET s,                     struct sockaddr FAR* addr,   //接收对方地址信息  int FAR* addrlen            );SOCKADDR addrClient;int len=sizeof(SOCKADDR);while(1){SOCKET sockConn=accept(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);}The Windows Sockets send function sends data on a connected socket.int send (  SOCKET s,        //被连接的socket       const char FAR * buf,   //要传递的数据缓冲区  int len,          //缓冲区数据长度       int flags            //影响send的调用行为，一般设为0);char sendBuf[100];sprintf(sendBuf,"welcome %s to http://www.baidu.com\n",inet_ntoa(addrClient.sin_addr));send(sockConn,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0);       //增加一个\0结尾The Windows Sockets recv function receives data from a connected socket.int recv (  SOCKET s,       //连接的套接字  char FAR* buf,   //接收数据的缓冲区  int len,        //buf长度  int flags       //指定函数调用的方式);char recvBuf[100];recv(sockConn,recvBuf,100,0);printf("%s\n",recvBuf);closesocket(sockConn);   //用完要关闭sockConn综上：while(1){SOCKET sockConn=accept(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrClient,len);char sendBuf[100];sprintf(sendBuf,"welcome %s to http://www.baidu.com\n",inet_ntoa(addrClient.sin_addr));send(sockConn,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0);       //增加一个\0结尾char recvBuf[100];recv(sockConn,recvBuf,100,0);printf("%s\n",recvBuf);closesocket(sockConn);}  要在开始包含winsock2.h以及stdio.h。设置工程连接---库模块最后输入ws2_32.lib2.TCP客户端  在工作区上点右键，添加新的工程，工程名TcpClient（要改目录）。The Windows Sockets connect function establishes a connection to a specifed socket.int connect (  SOCKET s,      //指定一个还未连接的socket                      const struct sockaddr FAR*  name,    //去连接的socket名  int namelen        //名字长度                );//先要复制初始化库文件的代码SOCKET sockClient=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);SOCKADDR_IN addrSrv;addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("127.0.0.1");  //本机addrSrv.sin_family=AF_INET;addrSrv.sin_port=htons(6000);connect(sockClient,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));char recvBuf[100];recv(sockClient,recvBuf,100,0);printf("%s",recvBuf);send(sockClient,"This is adfan",strlen("This is adfan")+1,0);closesocket(sockClient);WSACleanup();3.UDP服务器，新建一个项目名称UdpSrv。先改设置连接选项，然后复制WSAStartup代码到前面去。  然后再绑定端口：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));  接收数据用recvfrom：The Windows Sockets recvfrom function receives a datagram and stores the source address.int recvfrom (  SOCKET s,                     char FAR* buf,                int len,                      int flags,       //一般设为0             struct sockaddr FAR* from,  //放地址信息  int FAR* fromlen            );SOCKADDR_IN addrClient;int len=sizeof(SOCKADDR);char recvBuf[100];recvfrom(sockSrv,recvBuf,100,0,addrClient,&len);printf("%s\n",recvBuf);closesocket(sockSrv);WSACleanup();//最后还要关闭WSA4.UDP客户端UdpClientThe Windows Sockets sendto function sends data to a specific destination.int sendto (  SOCKET s,                          const char FAR * buf,              int len,                           int flags,                         const struct sockaddr FAR * to,    int tolen                        );5.聊天界面  新建一个控制台程序NetSrv#include <winsock2.h>#include <stdio.h>void main(){WORD wVersionRequested;WSADATA wsaData;int err; wVersionRequested = MAKEWORD( 2, 2 ); //构造一个字 err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );if ( err != 0 ) {return;} if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 2 ||HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 2 ) {WSACleanup( );return; }SOCKET sockSrv=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);bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));char recvBuf[100];char sendBuf[100];char tempBuf[100];SOCKADDR_IN addrClient;int len=sizeof(SOCKADDR);while(1){recvfrom(sockSrv,recvBuf,100,0,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);if('q'==recvBuf[0]){sendto(sockSrv,"q",2,0,(SOCKADDR*)&addrClient,len);printf("Char end!\n");break;}sprintf(tempBuf,"%s say:%s",inet_ntoa(addrClient.sin_addr),recvBuf);printf("%s\n",tempBuf);printf("Please input data:\n");gets(sendBuf);sendto(sockSrv,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0,(SOCKADDR*)&addrClient,len);}closesocket(sockSrv);WSACleanup();}客户端：#include <winsock2.h>#include <stdio.h>void main(){WORD wVersionRequested;WSADATA wsaData;int err; wVersionRequested = MAKEWORD( 2, 2 ); //构造一个字 err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );if ( err != 0 ) {return;} if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 2 ||HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 2 ) {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 recvBuf[100];char sendBuf[100];char tempBuf[100];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",2,0,(SOCKADDR*)&addrSrv,len);printf("Char end!\n");break;}sprintf(tempBuf,"%s say:%s",inet_ntoa(addrSrv.sin_addr),recvBuf);printf("%s\n",tempBuf);}closesocket(sockClient);WSACleanup();}