linux网络编程框架

Posted 2020-09-05 SongPF

 

OSI七层模型与TCP四层模型

 

OSI七层模型与TCP四层模型

BS和CS服务器架构

(1)CS架构介绍（client server，客户端服务器架构）
(2)BS架构介绍（broswer server，浏览器服务器架构）

TCP协议

(1)建立连接需要三次握手
(2)建立连接的条件：服务器listen时客户端主动发起connect
(3)关闭连接需要四次握手
(4)服务器或者客户端都可以主动发起关闭

注：这些握手协议已经封装在TCP协议内部，socket编程接口平时不用管

 

TCP如何保证可靠传输
(1)TCP在传输有效信息前要求通信双方必须先握手，建立连接才能通信
(2)TCP的接收方收到数据包后会ack给发送方，若发送方未收到ack会丢包重传
(3)TCP的有效数据内容会附带校验，以防止内容在传递过程中损坏
(4)TCP会根据网络带宽来自动调节适配速率（滑动窗口技术）
(5)发送方会给各分割报文编号，接收方会校验编号，一旦顺序错误即会重传。

 

基于socket编程

1、建立连接
(1)socket。socket函数类似于open，用来打开一个网络连接，如果成功则返回一个网络文件描述符（int类型），之后我们操作这个网络连接都通过这个网络文件描述符。
(2)bind
(3)listen
(4)connect
2、发送和接收
(1)send和write
(2)recv和read
3、辅助性函数
(1)inet_aton、inet_addr、inet_ntoa
(2)inet_ntop、inet_pton
4、表示IP地址相关数据结构
(1)都定义在 netinet/in.h
(2)struct sockaddr，这个结构体是网络编程接口中用来表示一个IP地址的，注意这个IP地址是不区分IPv4和IPv6的（或者说是兼容IPv4和IPv6的）
(3)typedef uint32_t in_addr_t; 网络内部用来表示IP地址的类型
(4)

struct in_addr
{
in_addr_t s_addr;
};
(5)struct sockaddr_in
{
__SOCKADDR_COMMON (sin_);
in_port_t sin_port; /* Port number. */
struct in_addr sin_addr; /* Internet address. */

/* Pad to size of `struct sockaddr\'. */
unsigned char sin_zero[sizeof (struct sockaddr) -
__SOCKADDR_COMMON_SIZE -
sizeof (in_port_t) -
sizeof (struct in_addr)];
};

(6)struct sockaddr 这个结构体是linux的网络编程接口中用来表示IP地址的标准结构体，bind、connect等函数中都需要这个结构体，这个结构体是兼容IPV4和IPV6的。在实际编程中这个结构体会被一个struct sockaddr_in或者一个struct sockaddr_in6所填充。

 

客户端流程

 

服务器流程

htons函数为将主机序转为网络序
网络字节顺序NBO(Network Byte Order): 按从高到低的顺序存储，在网络上使用统一的网络字节顺序，可以避免兼容性问题。(大端模式)

主机字节顺序(HBO，Host Byte Order): 不同的机器HBO不相同，与CPU设计有关，数据的顺序是由cpu决定的,而与操作系统无关。

客户端与服务器代码

#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>

#define SERVER_IP     "192.168.149.137"
#define SERVER_PORT  5005
#define BACKLOG  100
#define DEBUF(X) printf(X)

typedef struct commu
{
    char name[20];
    int age;
}info;

int main()
{
    int sock_fd = -1;//socket 描述符
    int server_fd = -1;//连接描述符
    struct sockaddr_in server_addr;
    struct sockaddr_in client_addr;//客户地址
    socklen_t len = 0;//接收长度
    int ret = -1;
    char send_buf[100];
    char recv_buf[100];
    //1,打开socket
    sock_fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if(-1 == sock_fd)
    {
        perror("socket");
        return -1;
    }
    printf("sock_fd = %d.\\n",sock_fd);
    //2、connect 连接服务器
    server_addr.sin_family = AF_INET;//IPV4
    server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);//设置端口模式
    server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP);//设置IP
    ret = connect(sock_fd,(struct  sockaddr  *)&server_addr,sizeof(server_addr));
    if(-1 == ret)
    {
        perror("connect");
        return -1;
    }
    DEBUF("成功简历连接\\n");
    info st1;
    while(1)
    {
        printf("请输入学生姓名\\n");
        scanf("%s",st1.name);
        printf("请输入学生年龄\\n");
        scanf("%d",&st1.age);
        //1.发送
        ret = send(sock_fd,&st1,sizeof(info),0);
        memset(send_buf,0,strlen(send_buf)); 
        printf("发送了一个学生信息\\n");
        //2.等待回复
        recv(sock_fd,recv_buf,sizeof(recv_buf),0);    
        printf("%s\\n",recv_buf);    
        memset(recv_buf,0,sizeof(recv_buf));
        //3.信息处理
    }
    return 0;
}

//服务器
#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#define MY_IP     "192.168.149.137"
#define MY_PORT  5005
#define BACKLOG  100
#define DEBUF(X) printf(X)

typedef struct commu
{
    char name[20];
    int age;
    int cmd;    
}info;

int main()
{
    int sock_fd = -1;//监听描述符
    int client_fd = -1;//连接fd
    struct sockaddr_in server_addr;
    struct sockaddr_in client_addr;//客户地址
    socklen_t len = 0;//接收长度
    int ret = -1;
    char recv_buf[100];
    char send_buf[100];
    //1,打开socket
    sock_fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if(-1 == sock_fd)
    {
        perror("socket");
        return -1;
    }
    printf("sock_fd = %d.\\n",sock_fd);
    //2.bind绑定socket 和本机IP 端口
    server_addr.sin_family = AF_INET;//IPV4
    server_addr.sin_port = htons(MY_PORT);//设置端口模式
    server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(MY_IP);//设置IP
    ret = bind(sock_fd,(struct  sockaddr  *)&server_addr,sizeof(server_addr));
    if(-1 == ret)
    {
        perror("bind");
        return -1;
    }
    DEBUF("bind ok\\n");
    //3.listen 设 置监听端口
    ret = listen(sock_fd, BACKLOG);//BACKLOG为排队处理
    if(-1 == ret)
    {
        perror("listen");
        return -1;
    }
    DEBUF("listen ok\\n");
    //4.阻塞等待连接
    client_fd = accept(sock_fd, (struct sockaddr *)&client_addr, &len);
    if(-1 == client_fd)
    {
        perror("listen");
        return -1;
    }
    DEBUF("成功简历连接\\n");
    //简历完成后可以通信
    memset(recv_buf,0,sizeof(recv_buf));
    info st1;
    while(1)
    {
    //1、 服务器收
     recv(client_fd,&st1,sizeof(st1),0);    
    printf("学生名字为：%s\\n",st1.name);
    printf("学生年龄为：%d\\n",st1.age);
    memset(recv_buf,0,sizeof(recv_buf)); 
    //2、 服务器处理数据    
    //3、 回复客户端
    send(client_fd,"OK",2,0);
    }
    return 0;
}