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UNIX标准C - socket套接字

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 osc_1ee7cxmx
发布于 2018/08/07 19:45
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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

 

          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);

      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)

                            

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