UNIX标准C - socket套接字

一、计算机网络

1.计算机网络的功能

a.数据通信

b.资源共享

c.提高系统的可靠性

d.分布式网络处理和负载均匀。

2.计算机网络的组成

1.通信子网：由网卡、线缆、集线器、中继器、交换器、路由器等。

2.资源子网：网络中的计算机、打印机等一些可以提供服务的一些设备。

3.计算机网络软件：

协议软件：它规定了计算机之间通信的准则，TCP/IP协议簇

网络通信软件：网络中实现计算机与设备之间通信的软件

网络操作系统：可以提供网络服务的计算机操作服务

windows  server2008  UNIX   Linux

网络管理软件和网络应用软件：

防火墙、SElinux

浏览器、迅雷、ftp客户端

3.计算机网络的分类

1.按网络的作用范围划分

局域网  城域网  广域网

2.按网络的传播技术来划分

广播式网络

点到点网络

3.传输介质来划分

有线网、无线网、微波通信、卫星通信

4.计算机网络的拓朴结构

1.星型拓扑结构

2.树型拓扑结构

3.总线型拓扑结构

4.环形拓扑结构

5.网状型拓扑结构

5.计算机网络的发展过程

1.以计算机为中心的联机系统

2.分组交换网络的诞生

3.网络体系结构与协议标准化。

20世纪80年代 ISO组织提出  开放式系统互联参考模型OSI，

由于这个模型照顾到了各方的利益所以太过盘大，所以至今没有推出成熟的产品，

TCP/IP协议一套符合OSI标准的协议。

异构：操作系统（windows） ->socket ->TCP/IP ->TCP/IP ->socket ->Linux

4.高速计算机网络

6.网卡：网络借口卡或网络适配器、它负责将数据发送网络中心去，也负责从网络中获取数据，每个网卡上会有一个独一无二MAC地址

7.OSI模型与TCP/IP模型

OSI/RM结构七层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。

TCP/IP模型四层：

物理层、        物理层

物理层            数据链路层

网络层、        网络层

传输层、        传输层

应用层。        会话层、表示层、应用层

物理层：负责通信网络收发数据包

网络层：选择、流量控制、与网络拥塞问题，IP协议是该层核心

传输层：机器之间建立用于会话的端到端链接（用于数据的传输），该层的核心协议是TCP、UDP协议。

应用层：主要为用户提供针对性的服务，该层代表的协议：HTTP、SMTO、FTP、TELNET

8.ipv4地址

在计算机网络中的每一台计算机都必须有一个唯一的标识符它就是ip地址。目前由4个不超过255的整数组成，

一般用点分十进制

ip地址的分类：

A类：第一二进制位必须是0，

1.0.0.0

127.255.255.255

B类：前两位的二进制必须是10

128.0.0.0

191.255.255.255

C类：前三位的二进制必须是110

192.0.0.0

223.255.255.255

D类：前四位的二进制必须是1110

224.0.0.0

239.255.255.255

E类：前四位的二进制必须是1111

240.0.0.0

255.255.255.255

9.公网ip和私有ip

共有ip：在网络服务提供商登记过的ip地址叫公有ip。

私有ip：由一家公司或组织自己分配，不能在网络直接访问的ip

10.子网掩码 ：目前由不超过255的整数的组成，一般用点分十进制表示（255.255.255.0）

子网掩码&ip地址  =  网络地址

如果两个人ip地址的网络地址相同，那么说明她们在同一个子网内，就可以直接通信而不需要路由。

11.网关地址：负责子网络出口的计算机，一般由路由器提供（路由器就是一台具有路由功能的计算机

12.端口号：操作系统为需要通信的进程分配一个独一无二的编号，端口号可以确定与那个进程来通信。

1~1024基本上已经被操作系统占用，一般编程要使用1024上的

http：80

htp:21

telnet：23

二、套接字（socket：插座）

是一种可以进行网络通信的内核对象，它是一个唯一的标示符，一般称它为socket描述符，跟文件描述符类似，

也可以用read/write/close操作

int socket（int domain,int type,int protocol）

功能：创建socket对象

domain:通信地址类型

AF_UNIX/AF_LOCAL:本地进程通信

AF_INET:使用ipv4地址通信

AF_INET6:使用ipv6通信

type：

SOCK_STREAM:数据流协议，TCP面向连接的通信协议

优点：安全可靠，数据不丢失，但速度慢

一般常用于安全性较高的场所。

SOCK_DGRAM:数据报协议，UDP面向无连接的通信协议

优点：速度快，数据可能丢失，安全性和可靠性与tcp相比不同

一般用于安全性要求不高，但是对速度有要求的场所。

protocol：特殊协议，一般不用，一般为0；

准备通信地址：

基本的通信地址

struct socketaddr

{

　　socketaddr；

}

本地通信地址

struct sockaddr_un

{

//通信地址类型

sun_family_t   sum_family;

//socket文件的路径

char sun_path[108];

}

网络通信地址

struct socketaddr_in

{

//通信地址类型

short int sin_family；

//端口号

int_port_t  sin_port;

//ip地址

struct in_addr sin_addr;

}

三、本地socket进程间通信

A(B的地址+消息内容) -> B

B(A的地址+消息内容) -> A

进程A：创建socket->准备地址->绑定->连接->接受/发送->关闭socket->删除socket

进程B: 创建socket->准备地址->绑定->连接->接受/发送->关闭socket

进程B可以给进程A发送消息

一个socket对象只能绑定一个地址。

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

功能：把socket对象与通信地址建立联系

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

功能：连接上通信目标

addr：目标地址

四、网络通信（UDP）

点到点

网络通信地址

struct socketaddr_in

{

//通信地址类型

short int sin_family；

//端口号

int_port_t  sin_port;

//ip地址

struct in_addr sin_addr;

}

个人计算机数据的存储方式可能是大端，也可能是小端

网络通信时需要的是大端数据，必须把数据转换成大端

生成端口号：

uint32_t htonl(uint32_t hostlong);

功能：把32位主机字节序转换成32位网络字节序

uint16_t htons(uint16_t hostshort);

功能：把16位的主机字节序转换成16为的网络字节序

uint32_t ntohl(uint32_t netlong);

功能：把32位网络字节序转换成32位主机字节序

uint16_t ntohs(uint16_t netshort);

功能：把16位的网络字节序转换成16为的主机字节序

生成端口号：

端口号就是一个16位的无符号整数：

生成ip地址：

功能：把点分十进制的字符串ip地址转换成32位的无符号整数

char* inet_ntoa(struct in_addr in)

功能：把32位网络字节序的ip地址转换成点分十进制的字符串ip地址。

ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,

struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

功能：接受数据并获取发送端的地址

ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,

const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);

功能：发送数据到指定的目标

进程A：创建socket对象->准备地址->绑定->接受数据和来时的地址->原路返回数据->关闭socket

进程B：创建socket对象->准备地址->连接->向目标发送数据->接受数据->关闭socket

当socket对象被全部关闭，会在内核中停留一段时间（会给重新连接的机会），如果再使用同样的ip地址和端口时就会失败（延时关闭）

     

五、网络通信（TCP）

一对多

面向连接的网络通信，在通信过程中时刻保持连接，这种通信方式类似于打电话，能保证安全可靠、数据不丢失

，但与UDP相比，它的传输速度略低

进程A：创建socket->准备地址->绑定->监听（设置队列长度）->等待接通->通信->关闭

进程B：创建socket->准备地址->连接->通信->关闭。

int listen(int sockfd,int backlog);

功能：设置socket对象最大排队数量

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

功能：等待其他主机与当前socket建立连接关系

返回值：建立连接的描述符

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

功能：网络通信专用发送接受

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

当recv/send 返回值为-1时说明连接断开，此时应该结束循环

功能：网络通信专用的数据发送

　　

什么是三次握手：

什么是可靠的连接：（A要知道A->B&&B->A）

(B要知道B->A&&A->B)