Linux socket網路編程基礎_ZenDei技術網路在線

TCP : Transmission Control Protocol，傳輸控制協議,類似於打電話 UDP : User Datagram Protocol，用戶數據報協議,類似於寫信 IP : Internet Protocol互聯網協議,是上述兩種協議的底層協議 IP地址(IP Address) ...

TCP: Transmission Control Protocol，傳輸控制協議,類似於打電話
UDP: User Datagram Protocol，用戶數據報協議,類似於寫信
IP: Internet Protocol互聯網協議,是上述兩種協議的底層協議

IP地址(IP Address)

該設備在互聯網中的唯一標識, 本質就是由32位二進位組成的整數(0~4294967295)(ipv4),也有128位二進位組成的整數（ipv6）,日常生活中, 採用點分十進位表示法來描述IP地址, 就是將每個位元組的二進位轉換為一個十進位的整數, 不同的整數之間用小數點分隔0x01020304 => 1.2.3.4(整數=>字元串)
IP地址==網路地址+主機地址, 根據網路地址和主機地址的位數不同,分為以下4類
A類：0+7位網路地址+24位主機地址
B類：10+14位網路地址+16位主機地址
C類：110+21位網路地址+8位主機地址
D類：1110+28位多播地址

網路地址位數越多, 網路個數越多, 但是每個網路的主機個數比較少
當下的技術為了延長ipv4的使用壽命, 這種分類已經不適用了

埠號(Port Number)

網路編程需要提供: IP地址+埠號
IP地址(IP Address) :可以定位到具體的某台設備中
埠號(port number) :可以定位到具體的某個進程中，埠號是unsigned short, So 表示的範圍是0~65535, 其中0~1024之間的埠號被系統占用, 因此編程中需要從1025起開始使用

位元組序(byte order):

小端系統 :將低位數據存放在低位記憶體地址的系統
大端系統 :將低位數據存放在高位記憶體地址的系統
eg:對於數據0x12345678:
小端系統按照地址從小到大依次存放次序:0x78,0x56,0x34,0x12 (是78而不是87是因為最小單位是byte)
大端系統按照地址從小到大依次存放次序:0x12,0x34,0x56,0x78

為了實現不同主機之間的通信, 一般會將所有發送到網路中的多位元組整數先轉換為網路位元組序再發送, 而將所有從網路中接受到的多位元組整數先轉換為主機位元組序(本機)再解析, 而網路位元組序本質就是大端系統的位元組序

頭文件

#include<unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include<sys/un.h>      #include <netinet/in.h>
#include<string.h>      #include <arpa/inet.h>

htonl()/htons()/ntohl()/ntohs()

//主機和網路位元組序轉換
uint32_t htonl(uint32_t hostlong);converts the unsigned integer hostlong from  host byte order to network byte order.
uint16_t htons(uint16_t hostshort);converts the unsigned short integer hostshort from host byte order to network byte order.
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);  converts the unsigned integer netlong from network byte order to host byte order.
uint16_t ntohs(uint16_t netshort); converts the unsigned short integer netshort from network byte order to host byte

inet_aton()/inet_addr()/inet_lnaof()/inet_netof()/inet_network()/inet_ntoa()/inet_makeaddr()

//IP地址格式轉換，返回對應格式的IP地址
int     ·   inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp);
in_addr_t   inet_addr(const char *cp);          //將字元串形式的IP地址轉換為整數類型
in_addr_t   inet_lnaof(struct in_addr in);
in_addr_t   inet_netof(struct in_addr in);
in_addr_t   inet_network(const char *cp);
char*       inet_ntoa(struct in_addr in);       //將結構體類型的IP地址轉換為字元串類型
struct in_addr inet_makeaddr(int net, int host);

socket()

//創建網路端點，返回socket文件描述符，失敗返回-1設errno
int socket(int domain, int type, int protocol);

domain :協議族(protocol family)(網路通訊(IP)還是本地通訊(xxx.socket))

AF_LOCAL本地通訊/AF_UNIX/
AF_INET用於實現給予ipv4網路協議的網路協議
AF_INET6用於實現給予ipv6網路協議的網路協議
AF_IPXIPX - Novell protocols
AF_NETLINKKernel user interface device
AF_X25 ITU-T X.25 / ISO-8208 protocol
AF_AX25 Amateur radio AX.25 protocol
AF_ATMPVC Access to raw ATM PVCs
AF_APPLETALK Appletalk
AF_PACKET Low level packet interface

type :協議(TCP還是UDP)

SOCK_STREAM //實現包括但不限於TCP協議,which is有序,可靠雙向面向連接的位元組流通信方式
SOCK_DGRAM //實現包括但不限於UDP協議, which is不可靠,無連接的數據報通信方式
SOCK_SEQPACKET
SOCK_RAW
SOCK_RDM
SOCK_PACKET

protocol: 特殊協議, 一般給0

準備通信地址:

struct sockaddr{    //主要用於函數的形參類型, 很少定義結構體變數使用, 叫做通用的通信地址類型//$man bind
    sa_family_t     sa_family;
    char            sa_data[14];
}
struct sockaddr_un{ //準備本地通信的通信地址   //$man un.h
    sa_family_t     sun_family;//協議族,就是socket()的domain的AF_LOCAL
    char            sun_path[];//文件的路徑
}
struct sockaddr_in{ //準備網路通信的通信地址   //$man in.h
    sa_family_t sin_family;     //協議族, 就是socket()的domain的AF_INET
    in_port_t       sin_port;   //埠號
    struct in_addr  sin_addr;   //IP地址
}
struct in_addr{ 
in_addr_t   s_addr;     //整數類型的IP地址
}

bind():

//把通信地址和socket文件描述符綁定，用在伺服器端，成功返回0,失敗返回-1設errno
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

sockfd: socket文件的fd(returned by socket())
addr: 需要強制類型轉換成socketaddr_un或soketaddr_in, 參見上
addrlen: 通信地址的大小, 使用sizeof();

connect():

//初始化一個socket的連接，用在客戶端，成功返回0,失敗返回-1設errno
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

sockfd: socket文件的fd(returned by socket())
addr: 需要強制類型轉換成socketaddr_un或soketaddr_in, 參見上
addrlen: 通信地址的大小, 使用sizeof();

例子

//xxx.socket/1vs1 , server

#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<sys/un.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
int main(){
    //1. create socket
    int sockfd=socket(AF_LOCAL,SOCK_DGRAM,0);   
    if(-1==sockfd)
        perror("socket"),exit(-1);
    printf("create socket successfully\n");

    //2. prepare communication addr
    struct sockaddr_un addr;
    addr.sun_family=AF_LOCAL;
    strcpy(addr.sun_path,"a.sock"); //會自動創建a.sock文件
    
    //3. bind socket and addr
    int res=bind(sockfd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr));      //客戶端是connect()
    if(-1==res)
        perror("bind"),exit(-1);
    printf("bind successfully\n");
    
    //4. communicate
    char buf[100]={0};
    res=read(sockfd,&buf,sizeof(buf));                          //客戶端是write()
    if(-1==res)
        perror("read"),exit(-1);
    printf("data sent by client:%s,size is %d\n",buf,sizeof(buf));

    //5. close socket
    res=close(sockfd);
    if(-1==res)
        perror("close"),exit(-1);
    printf("close successfully\n");
    return 0;
}

//IP/1vs1,server

#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
int main(){
    //1. create socket
    int sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);    
    if(-1==sockfd)
        perror("socket"),exit(-1);
    printf("create socket successfully\n");

    //2. prepare communication addr
    struct sockaddr_in addr;
    addr.sin_family=AF_INET;
    addr.sin_port=htons(8888);  
                //轉化埠號為網路位元組序               //1~1024被系統占用,這裡隨便給個8888    addr.sin_addr.s_addr=inet_addr("176.43.1.34");
                        //轉化字元串IP為整數IP          //客戶端也寫這個伺服器的地址

    //3. bind socket and addr
    int res=bind(sockfd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr));  //客戶端是connect()
    if(-1==res)
        perror("bind"),exit(-1);
    printf("bind successfully\n");

    //4. communicate
    char buf[100]={0};
    res=read(sockfd,&buf,sizeof(buf));                      //客戶端是write()
    if(-1==res)
        perror("read"),exit(-1);
    printf("data sent by client:%s,size is %d\n",buf,sizeof(buf));

    //5. close socket
    res=close(sockfd);
    if(-1==res)
        perror("close"),exit(-1);
    printf("close successfully\n");
    return 0;
}