4.网络编程.txt

C语言是一种面向过程的计算机程序设计语言。最初为unix而生。它既有高级语言的特点

4.网络编程

网络基础

OSI网络参考模型和TCP/IP网络模型
OSI(open systems interconnection开放系统互联)网络模型将网络功能划分为七个层次。他们分别为，物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层。
这里只着重的总结一下编程需要涉及的层次，其他的请参考课本。

数据链路层，物理地址(MAC),这是计算机的网络设备的唯一标识，且是不可重复的。这一层的作用是保证相邻两台计算机之间可靠的传输数据。

网络层，IP地址（IPv4协议），四字节（32bit）的网络标识由网络地址和主机地址（节点地址）组成。它标识了本机的主机地址和本机所在网络地址。IP地址是由网络地址和主机地址（节点地址）组成的，他分为五类，A，B，C，D，E。A类地址第一位表示网络地址后三位表示主机地址，B类地址前两位表示网络地址，后两位表示主机地址，C类地址，前三位表示网络，最后一位是主机地址，这种类型也多是我们所用的IP地址。D，E类则是保留地址用于实验室。IP地址就像是一台计算机在网络上的名片一样。
子网掩码，是和本机IP地址按位与运算，获得本机的网络地址。
作用，保证在不同网段内进行网络传输，IP寻址（通过路由器进行寻址和传输）。

传输层，端口（Port），应用程序的标识（网络通信程序）,主要是针对这一层在进行编程，运用TCP，UDP协议进行编程。这一层还对传输的数据进行差错检验（面向连接的通讯）流量控制，对数据进行缓冲和使数据传输进行阻塞。用TCP协议进行数据传输能过很好的维护数据的完整性,UDP协议（无连接协议）的传输效率比较高，但数据完整性比较差。
作用，保证数据传输的可靠性，对数据进行流量控制和差错检验。（点到点的传输数据）

应用层，这一层负责与实际的用户程序交互。常用的协议有ftp,http,telnet,pop3,smtp(这些协议在本质上都是TCP或者是UDP协议)。（上层不用关心下层的实现细节）

TCP/IP网络模型，这个模型是参考OSI模型建立起来的，TCP/IP是一个四层协议系统，分别是物理层和链路层，互联网层（对应OSI模型的网络层），运输层和应用层，这些层次的功能大致上和OSI参考模型的相同，TCP/IP模型的应用层是将OSI模型的会话层，表示层，应用层这三层和并未一层，即TCP/IP模型的应用层。（TCP/IP协议在底层是无连接的）。
Socket套接字，用于网络编程。
协议也称协议栈。协议是跨语言跨操作系统的。

IP协议（网际协议）用于不同网段的通信。

同网段间的通过广播进行网络寻址。
IP协议是一个无连接协议。（分组发送数据）
IP地址，上面已经在OSI模型的网络层介绍过IP地址，IP地址，四字节的网络标识有网络地址和主机地址（节点地址）（IPv4协议）它标识这本机的主机地址和本机所在网络地址。IP地址是由网络地址和主机地址（节点地址）组成的，他分为五类，A，B，C，D，E。A类地址第一字节表示网络地址后三字节表示主机地址，B类地址前两字节表示网络地址，后两字节表示主机地址，C类地址，前三字节表示网络地址，最后一字节是主机地址，这种类型也多是我们所用的IP地址。D，E类则是保留地址用于实验室。

网络地址，它唯一的指定了每个网络。在同一网络中的每个计算机的共享相同的网络地址，做为自己IP地址的一部分。
节点地址，是在一个网络中用来唯一表示每台计算机的地址，节点地址也称主机地址。
IP地址的最后一位，不能够是1，或者255，因为这两个数字有特殊意义，1，带表的这个IP地址是网关，255，表示这个IP地址是一个广播地址，也就是它会向同网段（网络地址）的所有计算机发送的数据
192.168.0.20点分十进制表示IP地址。127.0.0.1表示本机，是一个环回地址。

IPv6协议，使用16字节（128bit）的网络标识来标识网络中计算机。他有着更大的IP地址容量，以应对IPv4协议所面临的IP地址枯竭的问题。

TCP协议（传输控制协议）

TCP协议提供了流式接口（控制台和文件）
TCP的连接的建立要通过三个报文段完成的，也称为“三次握手”。
1. 请求端（客户端）发送一个报文段指明客户打算连接的服务器和端口号。（第一次握手）
2. 服务器发回包含服务器初始序号的报文段作应答。（第二次握手）
3. 客户必须将确认序号的报文段发回给服务器。（第三次握手）
连接建立完成。
断开连接
断开连接需要通过四个报文段，四次握手。
1. 请求端（客户端）发送一个报文段指明打算断开连接。（第一次握手）
2. 服务器端发回报文段作应答。（第二次握手）
3. 服务器端等待后发出关闭连接报文段（第三次握手）
4. 客户端发回报文段作应答（第四次握手）
双方连接断开

TCP连接相当于打电话，而UDP就像是寄信。
服务器端
1，申请一个socket()。
2，绑定bind()把socket和IP地址，端口。
3，监听listen()。
4，等待accpet()。
5，接收请求，建立连接。
6，开始数据传输。
7，关闭连接close()。

客户端
1，申请一个socket()。
2，开始连接,输入要连接的服务器的IP地址和端口号connect()。
3，连接建立，开始数据传输。
4，断开连接close()。

Socket编程

1，通用套接字接口地址结构
#include<sys/socket.h>
struct sockaddr{
	uint8_t sa_len;
	sa_family_t sa_familt;//地址家族，IPv4 or IPv6
	char sa_data[14];
}
一般不是用以上结构，而是使用下面的结构。
#include<netinet/in.h>
struct in_addr{
	in_addr_t saddr;//32bit的ip地址。
}
sturct sockaddr_in{
	uint8_t sin_len;
	sa_family sin_family;//地址家族，IPv4 （AF_INET）or IPv6（AF_INET6）。
	in_port sin_port;//其实就short int型的变量，用于表示端口号
	sturct in_addr sin_addr;//ip地址结构
	char sin_zero[8];//用于占位
}

关于ip地址的转换
uint32_t htonl(uint32_t hostlong)<netinet/in.h><sys/types.h><inttypes.h>
uint16_t htons(uint16_t hostshort)<netinet/in.h><sys/types.h><inttypes.h>
这是将主机字节序转换成网络字节序。他的参数就是主机字节序，返回值就是网络字节序。
uint32_t ntohl(uint32_t netlong)<netinet/in.h><sys/types.h><inttypes.h>
uint16_t ntohs(uint16_t netshort)<netinet/in.h><sys/types.h><inttypes.h>
这是将网络字节序转换成主机字节序。他的参数就是网络字节序，返回值就是主机字节序。

把地址转换成char*（字符串）就可以看到每个数据在计算机中的真实地址。


int inet_pton(int family,const char* strptr void* addrptr)<sys/socket.h><arpa/inet.h>点分十进制IP地址，转成整形
family，地址家族。（AF_INFT<IPv4>）
strptr,点分十进制地址，
addrptr，可以用这个空间来保存整形ip。
const char* inet_ntop(int family,const void* addrptr,char* strptr,size_t len)<sys/socket.h><arpa/inet.h>
family，地址家族。（AF_INFT<IPv4>）
addrptr，整形ip地址
strptr，是用于存放转换好的IP地址的空间，len，是这块空间的大小。

int socket(int family,int type,int protocol)用于创建套接字
family地址家族（AF_INET<IPv4>）
type SOCK_STREAM(TCP),SOCK_DGRAM(UDP)
protocol这个参数要置成0。
他的返回值是就是套接字，如果返回值为负那就是创建失败了。
其实Socket本身就是一个特殊的文件。

int bind(int sockfd,const struct sockaddr* myaddr,socklen_t addrlen)用于绑定套接字
sockfd，就是套接字的文件描述符，
myaddr，其实传入的是sockaddr_in的结构，在强转成sockaddr结构。
addrlen ，是地址结构的大小。

注意：在给IP地址结构成员赋值时。用INADDR_ANY，这是一个特殊的宏，他表示的是任意的IP地址，即0.0.0.0这样一个地址不需要转换，但依习惯在使用时还是建议进行转换。在地址结构的port给定时要注意可用的基本上是10000以上的值。

int listen(int sockfd,int backlog)用于把主动套接字转换成被动套接字，也就是把它变成中转站，把数据发送给其他的套接字。
sockfd，套接字的文件描述符。
backlog，最大连接数，最大5~10个


int accept(int sockfd,struct sockaddr* cliaddr,socklen_t addlen)用于等待客户端连接。
sockfd，套接字。
cliaddr，用来存放对方的协议地址信息。
addlen，返回地址结构的长度。
它会返回一个新的套接字。

int connect(int sockfd,const sturct sockaddr* servaddr, socklen_t addrlen)在客户端使用的函数，用来和服务器进行连接。
sockfd，这里的套接字是主动地套接字，可以收发数据。
sockaddr,这是要连接的服务器的ip地址和端口号，这里传入的是sockaddr_in的结构，在强转成sockaddr结构。
addlen，是这个地址结构的长度。

注意：在使用以上函数时需要连接两个库文件，在编译时要加 -lnsl -lsocket

服务器端，这个程序用于接受客户端的连接请求，接收客户端发出的数据或向客户端发出的数据。
写服务器端
1，申请一个socket()。
2，绑定bind()把socket和IP地址，端口。
3，监听listen()。
4，等待accpet()。
5，接收请求，建立连接。
6，开始数据传输。
7，关闭连接close()。

网络编程的客户端，客户端程序的socket不需要绑定（也可以绑定地址和端口），客户端要指明要连接的
服务器的地址和端口。
写客户端
1，创建socket。
2，创建连接connet()。
3，关闭连接和socket。