UNIX_C 高级编程<六>

来源：互联网发布：淘宝行架编辑：程序博客网时间：2024/05/29 21:33

网络编程

七层网络模型 `

为了实现数据在网络中的传递，ISO将网络协议从逻辑上划分一下七层

应用层 — 主要用于将数据交给应用程序，如：QQ等

表示层 — 主要用于按照统一的格式进程数据的封装等

会话层 — 主要用于控制对话的开始和结束等

传输层 — 主要用于进行数据的错误检查和重新排序等

网络层 — 主要用于选择具体的网络协议，再次封装和传输

数据链路层 — 主要用于将数据转换为高低电平号等

物理层 — 主要指交换机等物理设备等

常用的网络协议

TCP协议 —— 传输控制协议，是一种面向链接的协议，类似打电话

UDP协议 —— 用户数据报协议，是一种非面向链接协议，类似写信

IP协议 —— 互联网协议，是上述两种协议的底层协议

IP地址和子网掩码(重点)

IP地址 —— 本质就是互联网中的唯一地址标识

IP地址本质上就是由32位二进制组成的整数(ipv4),由128位二进制组成的整数(ipv6)

日常生活中采用点分十进制表示法来描述IP地址，即将没8位二进制转换成一个十进制的

+整数，不同的十进制整数之间使用小数点分隔；

为了便于IP地址的管理，将IP地址分为两部分：网络地址+主机地址,根据网络地址和主机

+地址的不同分为一下4类IP地址：

A类：0 + 7位网络地址+24为主机地址

B类：10+14位网络地址+16位主机地址

C类：110+21位网络地址+8位主机地址

D类：1110+28位多播地址

查看IP地址：

windows系统ipconfig/all

linux系统ifconfig

子网掩码

子网验码 —用于划分IP地址中网络地址和主机地址,具体划分方法为:IP地址&子网验码

IP地址：172. 30 .4 .130

子网验码：255.255.255.0 &

-------------------------------

网络地址：172.30 .4 .0

端口号和字节序

IP地址 — 定位到具体某一台设备

端口号 — 定位到设备中的具体某一个进程

端口好本质就是unsigned short 类型，范围是0~65535,其中0~1024已经被系统占用，因此建议从1025开始使用

字节序

小端系统：低位字节的数据存放在低位内存地址

大端系统：低位字节的数据存放在高位内存地址

一般性原则：

一般来说,将所有发送到网络中的多字节整数先转换成为网络字节序在发送,而将所有从网络中接收到的多字节整数先转换为主机字节序再解析，而网络字节序本上就是大端系统的字节序

基于socket的一对一通信模型

socket - 逻辑通信载体；

通信模型

主机A：

1.创建socket，使用socket函数；

2.准备通信地址，使用结构体类型；

3.绑定socket和通信地址，使用bind函数；

4.进行通信，使用read/write函数；

5.关闭socket，使用close函数

主机B：

1.创建socket，使用socket函数；

2.准备通信地址,使用主机A的通信地址；

3.链接socket和通信地址，使用connect函数；

4.进行通信，使用read/write函数；

5.关闭socket，使用close函数

#include <sys/types.h>

#include <sys/socket.h>

#include <sys/un.h>

1、int sockfd = socket(int domain,int type, int protocol);

参 1：域/地址族，决定是本地通信还是网络通信

AF_UNIX/AF_LOCAL - 实现本地通信(在同一个主机)

AF_INET - 实现基于ipv4的网络通信(不同主机)

AF_INET6

参 2：通信类型,决定了通信的方式

SOCK_STREAM - 表示提供可靠的，有序，双向的，面向链接的字节流通信方式也就是基于tcp协议的通信

SOCK_DGRAM - 表示提供不可靠的，非面向链接的数据包通信的方式，也就是基于udp协议

参 3：用于指定特殊协议，默认给0即可

返回：成功返回socket的描述符，失败返回-1

功能：主要用于创建用于交流的通信点；

2、通信地址的数据类型

a.通用的通信地址类型

struct sockaddr {

sa_family_t sa_family;

char sa_data[14];

} —— 该结构体主要用于函数的形参类型，很少定义变量

b.基于本地通信的数据类型

#include<sys/un.h>

struct sockaddr_un{

sa_family_t sun_family//地址族 AF_UNIX

char sun_path[]//socket文件的路径名strcpy(addr.sun_path,"a.sock");

};

c.基于网络通信的数据类型

#include <netinet/in.h>

the sockaddr_in{

sa_family_t sin_family //协议族

in_port_t sin_port //端口

struct in_addr sin_addr //ip地址

};

struct in_addr{

in_addr_t s_addr //整数类型的IP地址

};

3、int bind(int sockfd, const structsockaddr *addr, socklen_t addrlen);

参 1：socket的描述符，socket函数的返回值

参 2：结构体指针，可能传入结构体体变量的地址，可能需要做类型转换

参 3：通信地址的大小，使用sizeof计算即可

功能：主要用于绑定socket和通信地址；

4、int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);

参 1：socket的描述符，socket函数的返回值

参 2：结构体指针，可能传入结构体体变量的地址，可能需要做类型转换

参 3：通信地址的大小，使用sizeof计算即可

功能：主要用于链接socket和通信地址，参数和返回值与bind相同

1 //实现基于socket的本地通信

 2  3 #include <stdio.h> 4 #include <stdlib.h> 5 #include <string.h> 6 #include <unistd.h> 7 #include <sys/types.h> 8 #include <sys/socket.h> 9 #include <sys/un.h>10 11 int main(void)12 {13 14     //1.创建socket,使用socket函数15     int sockfd = socket(AF_UNIX, SOCK_DGRAM, 0);16     if( -1 == sockfd )17     {18         perror("socket");19         exit(-1);20     }21     printf("创建socket成功\n");22     //2.准备通信地址，使用结构体23         struct sockaddr_un addr;24         addr.sun_family= AF_UNIX;25         strcpy( addr.sun_path,"a.sock");26     //3.绑定socket和通信地址，使用bind函数27 28     int  res = bind(sockfd,(const struct sockaddr *) (&addr), sizeof(addr));29     if( -1 == res )30     {31         perror("bind");32         exit(-1);33     }34     printf("绑定socket和通信地址成功\n");35     //4.进行通信，使用read/write函数36     char buf[100] = {0};37 38     res = read(sockfd, buf, sizeof(buf));39     if(-1 == res )40     {41         perror("read");42         exit(-1);43     }44     printf("读取到的数据是:%s, 数据大小是：%d\n", buf, res);45 46     //5.关闭socket.使用close47 48     res = close(sockfd);49     if(-1 == res )50     {51         perror("close");52         exit(-1);53     }54 55     printf("成功关闭socket\n");56

基于socket的一对一通信

字节序转换的相关函数

#include <arpa/inet.h>

uint32_t htonl(uint32_t hostlong); —— 32位主机字节序到网络字节序转换

uint16_t htons(uint16_thostshort); —— 16位主机字节序到网络字节序转换

uint32_t ntohl(uint32_t netlong); —— 32为网络字节序到主机字节序转换

uint16_t ntohs(uint16_t netshort); —— 16位网络字节序到主机字节序转换

IP地址的转换函数

in_addr_t inet_addr(const char *cp); —— 主要用于将字符串形式的IP地址转换成为整数类型

char *inet_ntoa(struct in_addr in); —— 主要用于将结构体类型的IP地址转换成字符串类型；

//实现基于socket网络通信 2 //bind读取端的实现 3  4 #include <stdio.h> 5 #include <stdlib.h> 6 #include <unistd.h> 7 #include <sys/types.h> 8 #include <sys/socket.h> 9 #include <netinet/in.h>10 #include <arpa/inet.h>11 12 int main(void)13 {14 15     //1.创建socket，使用socket函数16 17     int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);18     if( -1 == sockfd)19     {20         perror("socket error");21         exit(-1);22     }23 24     printf("创建socket成功\n");25 26     //2.准备通信地址，使用结构体类型27 28     struct sockaddr_in addr;29 30     addr.sin_family = AF_INET;31     addr.sin_port = htons(8888);32     addr.sin_addr.s_addr =inet_addr( "172.30.4.127" );33 34     //3.绑定socket和通信地址，使用bind函数35 36     int res = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr) );37     if( -1 == res )38     {39         perror("bind error");40         exit(-1);41     }42 43     printf("绑定socket和通信地址成功\n");44 45     char buf[100] = {0};46 47     //4.进行通信，使用read函数48 49     res = read(sockfd, buf, sizeof(buf));50     if(-1 == res )51     {52         perror("read ");53         exit(-1);54     }55 56     printf("成功读取数据的内容是：%s, 数据大小为：%d\n", buf, res);57     //5.关闭socket。使用close函数58 59     res = close(sockfd);60     if( -1 == res )61     {62         perror("close");63         exit(-1);64     }65 66     printf("成功关闭socket\n");67 68     return 0;69 }

通信模型

服务器：

1、创建socket，使用socket函数

2、准备通信地址，使用结构体类型

3、绑定socket和通信地址，使用bind函数

4、监听，使用listen函数

5、响应客户端的连接请求，使用accept函数

6、进行通信，使用recv/send函数

7、关闭socket，使用close函数

客户端

1、创建socket，使用socket函数

2、准备通信地址，使用服务器的地址

3、绑定socket和通信地址，使用connect函数

4、进行通信，使用recv/send函数

5、关闭socket，使用close函数

相关函数的解析

int sockfd = socket(int domain, int type,int protocol);

参 1：域/地址族，决定是本地通信还是网络通信

AF_UNIX/AF_LOCAL- 实现本地通信(在同一个主机)

AF_INET - 实现基于ipv4的网络通信(不同主机)

AF_INET6

参 2：通信类型,决定了通信的方式

SOCK_STREAM - 表示提供可靠的，有序，双向的，面向链接的字节流通信方式也就是基于tcp协议的通信

SOCK_DGRAM - 表示提供不可靠的，非面向链接的数据包通信的方式，也就是基于udp协议

参 3：用于指定特殊协议，默认给0即可

返回：成功返回socket的描述符，失败返回-1

功能：主要用于创建用于交流的通信点；

通信地址的数据类型

a.通用的通信地址类型

struct sockaddr {

sa_family_t sa_family;

char sa_data[14];

} —— 该结构体主要用于函数的形参类型，很少定义变量

b.基于本地通信的数据类型

#include<sys/un.h>

struct sockaddr_un{

sa_family_t sun_family //地址族AF_UNIX

char sun_path[] //socket文件的路径名strcpy(addr.sun_path,"a.sock");

};

c.基于网络通信的数据类型

#include<netinet/in.h>

the sockaddr_in{

sa_family_t sin_family //协议族

in_port_t sin_port //端口

struct in_addr sin_addr //ip地址

};

struct in_addr{

in_addr_t s_addr //整数类型的IP地址

};

int listen(int sockfd, int backlog);

参一：socket描述符，socket函数的返回值

参二：用于指定请求但未响应的队列的最大长度

功能：主要用于将参数sockfd所指向的socket标记为被动的socket,所谓的被动socket就是专门用于响应

即将到来的连接请求，不再用于通信(用于接待的socket);

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

参一：socket描述符，socket函数的返回值

参二：结构体指针，用于带出客户端的通信地址

参三：指针类型，用于带出通信地址的大小

返回：成功返回新的socket描述符，失败返回-1

功能：主要用于响应客户端的链接请求，主要用于从监听状态socket上悬而未决队列中提取第一个链接请求

+并进行处理，处理的方式就是创建一个新的链接成功的socket进行通信

ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

参一：socket描述符，accept函数的返回值

参二：缓冲区首地址，用于保存接收到的数据

参三：期望接收的数据大小

参四：接收的标志，默认给0即可

返回：成功返回实际接收数据的大小，失败返回-1

功能：主要用于接收参数指定socket中的内容

ssize_tsend(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);

参一：socket描述符，传递主动socket的描述符

参二：缓冲区首地址

参三：期望接收的数据大小

参四：发送的标志，默认给0即可

返回：成功返回实际发送数据的大小，失败返回-1

功能：主要用于向指定的socket发送指定的内容

52 //解决地址被占用的问题

54 intreuseaddr = 1;

56 setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuseaddr,sizeof(int));

1 //实现基于tcp协议模式的一对多程序_服务端

 2  3 #include <stdio.h> 4 #include <stdlib.h> 5 #include <string.h> 6 #include <unistd.h> 7 #include <sys/types.h> 8 #include <sys/socket.h> 9 #include <netinet/in.h>10 #include <arpa/inet.h>11 #include <signal.h>12 13 //定义全局变量记录socket描述符14 15 int sockfd;16 17 void fa(int signum )18 {19     printf("正在关闭服务器.请稍后...\n");20     sleep(3);21     int res = close(sockfd);22     if(-1 == res )23     {24         perror("close");25         exit(-1);26     }27 28     printf("成功关闭服务器\n");29     exit(0);    //终止当前进程30 }31 32 int main(void)33 {34 35     //1.创建socket，使用socket函数36 37     sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);38     if(-1 == sockfd )39     {41         exit(-1);42     }43 44     printf("socket创建成功!\n");45     //2.准备通信地址，使用结构体类型46 47     struct sockaddr_in addr;48     addr.sin_family = AF_INET;49     addr.sin_port = htons(8888);50     addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("172.30.4.127");51 52     //解决地址被占用的问题53 54     int reuseaddr = 1;55 56     setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuseaddr,sizeof(int));57 58     //3.绑定socket和通信地址，使用bind函数59     int res = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));60     if(-1 == res )61     {62         perror("bind");63         exit(-1);64     }65 66     printf("绑定成功！\n");67     //4.监听，使用listen函数68 69     res = listen(sockfd, 100);70     if(-1 == res)71     {72         perror("listen");73         exit(-1);74     }75 76     printf("监听成功\n");77 78     //使用信号关闭服务器79     printf("关闭服务器,请按CTRL+C..\n");80     if(SIG_ERR == signal(SIGINT, fa))81     {82         perror("signal");83         exit(-1);84     }85 86     //5.不断地响应客户端的链接要求，accept87 88     while(1)89     {90         struct sockaddr_in recv_addr;91         socklen_t len = sizeof(recv_addr);92         int fd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&recv_addr, &len);93         if(-1 == fd)94         {95             perror("accept");96             exit(-1);97         }98 99         char * ip = inet_ntoa(recv_addr.sin_addr);00         printf("客户端%s链接成功..\n", ip);01 02         //创建子进程为当前客户端服务03         pid_t pid = fork();04         if( -1 == pid )05         {06             perror("fork");07             exit(-1);08         }09 10         //子进程11         if( 0 == pid)12         {13             //设置子进程对信号SIGINT默认处理14             if( SIG_ERR == signal(SIGINT, SIG_DFL))15             {16                 perror("signal");17                 exit(-1);18             }19 20             //关闭接待/被动的socket21             res = close(sockfd);22             if(-1 == res )23             {24                 perror("close");25                 exit(-1);26             }27             //6.针对每个客户端可以不断地进行通信28 29 30             while(1)31             {32                 char buf[100] ={0};33 34                 res = recv(fd, buf, sizeof(buf), 0);35 36                 if( -1 == res )37                 {38                     perror("recv");39                     exit(1);40                 }41 42                 //当客户端发来bye表示下线43                 if( strcmp(buf, "bye") == 0 )44                 {45                     printf("客户端%s已下线！", ip);46                     break;47                 }48 49                 printf("客户端%s发来的消息是：%s\n", ip, buf);50 51                 printf("发送的消息为：");52                 fgets(buf, sizeof(buf), stdin);53 54                 if( strlen(buf) == sizeof(buf) - 1 && buf[sizeof(buf)-2] != '\n' )55                 {56                     scanf("%*[^\n]");57                     scanf("%*c");58                 }59 60                 res = send(fd, buf, strlen(buf), 0);61 62                 if( -1 == res )63                 {64                     perror("send");65                     exit(-1);66                 }67             }68 69             //执行break之后跳到了这里70 71             //关闭用于通信的fd72             res = close(fd);73             if(-1 == res )74             {75                 perror("close");76                 exit(-1);77             }78 79             //终止子进程80             exit(0);81         }82 83         //父进程关闭通信fd85         res = close(fd);86         if(-1 == res )87         {88            perror("close");89             exit(-1);90         }93     }95     return 0;96 }

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