linux 网络编程——基础知识

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了linux 网络编程——基础知识相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

1. 基本知识

(1)socket

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

 domain:确定通信特征,如地址格式

AF(address family) 地址族
AF_INET            IPv4因特网域
AF_INET6          IPv6因特网域
AF_UNIX           UNIX域
AF_UNSPEC       未指定

 type:限定套接字类型,主要设置运输层特征

SOCK_STREAM                 有序,可靠,双向面向字节流
SOCK_SEQPACKET            长度固定,有序,面向连接,报文传输
SOCK_DGRAM                   长度固定,无连接,不可靠报文   
SOCK_RAM                       IP协议层的数据包接口,即不使用预定义运输层
    

 protocol:通常为0,表示按照给定的域和套接字类型选择默认协议。

 

socket返回fd,使其能使用部分文件IO的api

close
dup dup2
poll
select
write
read

 套接字是双向的,可以禁止其输入/输出

int shutdown(int sockfd, int how)
how:
    SHUT_RD
    SHUT_WR
    SHUT_RDWR

 

(2)字节序

  网络传输途径的设备不同,字节序不同,为了让所有设备都能理解数据包的包头信息,需要统一成大端字节序,

  被统一的内容是路由设备会读取的内容,即 目标地址,源地址,目标端口号,源端口号。

uint32_t htonl(uint32);
uint16_t htons(uint16);
uint32_t ntohl(uint32);
uint16_t ntohs(uint16);

const char * inet_ntop(int domain, const void *addr, char *str, soklen_t size);
int inet_pton(int domain, const char *str, void *addr);

  

(3)地址格式

  不同通信域,地址格式定义不同,为了统一使用 socket api,统一为 struct sockaddr 为接口类型。

  IPv4域,地址格式为 struct sockaddr_in

 

2.因特网下的客户端,服务器

(1)绑定地址

int bind(int sock, const struct sockaddr *addr, socklen_t len);

 调用 bind,让socket与具体网卡绑定,如果IP设置为INADDR_ANY,则socket可以接受所有网卡的数据包。

 对于客户端,绑定特定网卡是没有意义的,如果不绑定,在调用connect或listen时,会自动随机绑定网卡。

 使用 getsockname 获得 socket 绑定的地址。

int getsockname(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *len);

 使用 getpeername 获得建立连接的对方的地址

int getpeername(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *len);

(2)建立连接

 如果是面向连接的套接字(SOCK_STREAM、SOCK_SEQPACKET),可以调用 connect 建立连接

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

 连接可能失败,需要视情况处理。

 

 connect 也可用于无连接套接字,效果:

    发送报文的目的地址设置为connect的地址,这样之后发送数据时,不需要再指定地址。

    只能接受目的地址的数据。

 

 面向连接的套接字,使用listen来宣告可以接受连接

int listen(int sockfd, int backlog);

 套接字listen返回后,就开始接受连接,连接请求会保存到监听队列,

 并使用 accept 接受队列中的连接请求。

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *len);

 accept涉及三个套接字,服务器原始套接字sockfd, 服务器处理客户端连接的套接字 accept的返回值,客户端的套接字。

 原始套接字必须和客户端的套接字domain和 type相同,才能建立连接。

 addr :用于接受客户端套接字信息,如果不关心,可以为NULL

 len :addr大小的传输传出参数 

 

 如果监听队列为空时,调用accept,会阻塞,如果使用非阻塞模式,会立即返回-1,errno被设置为 EAGAIN或EWOULDBLOCK.

 可以使用 select poll 来处理阻塞的accpet。

 

3.数据发送/接受

 套接字使用fd,所以可以使用read,write进行数据接受,发送。

 如果想进行更多功能,可以使用 send,recv

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

  使用send时,sockfd必须已经确定目标地址,即使用connect。

 flags用于设置数据发送时的功能

MSG_DONTROUTE        勿将数据路由出本地网络
MSG_DONTWAIT          非阻塞
MSG_OOB                    带外数据

 如果send成功返回,并不代表对方已经接受到数据,只是说明数据成功发送到网络。

 与 send 类似的 sendto

ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t nbytes, int flags, const struct sockaddr *desaddr, socklen_t deslen);

 sendto 允许在发送时指定目标地址

 另一个发送api : sendmsg,允许指定多重缓冲区发送数据,与writev很相像。

 

 recv和read相像,但可以指定flags

sszie_t recv(int sockfd, void *buf, size_t nbytes, int flags);
MSG_OOB        接受带外数据
MSG_PEEK       查看报文内容,但不取走报文
MSG_TRUNC    即使报文被截断,要求返回报文的实际长度
MSG_WAITALL 等待直到所有数据可用(仅SOCK_STREAM)

 MSG_WAITALL:对于 SOCK_STREAM,接受的数据可能比请求的少,使用 MSG_WAITALL保证完整的接受数据。MSG_WAITALL对于 SOCK_DGRAM 和 SOCK_SEQPACKET 没任何作用,因为基于报文套接字一次读就返回整个报文。

 当发送者调用shutdown结束传输,或发送端按照协议默认关闭,那么当数据接受完后,recv返回0。

 如果要定位发送者,可以调用 recvfrom

 recvfrom 通常用于无连接套接字, 否则 recvfrom 同 recv

 recvmsg将接受数据放入多个缓冲区(类似readv)

 

4.套接字选项

 套接字行为通过两个接口控制,一个设置选项,一个查看选项

int setsockopt(int sockfd, int level, int option, const void *val, socklen_t len);
int getsockopt(int sockfd, int level, int option, const void *val, socklen_t *len);

 TCP不允许一段时间内绑定同一地址,使用端口复用可以解决

int reuse = 1;
setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuse, sizeof(int));

 

5.带外数据

 一些通信协议可选特征,允许更高优先级的数据先传输,即使普通数据已经在发送缓冲区。

 TCP支持该特征,支持一个字节的带外数据传输。UDP不支持。

 

以上是关于linux 网络编程——基础知识的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

编程基础 linux基础入门--linux为何物?

04-Linux基础知识-网络配置

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