Linux操作系统编程——网络
网络编程
目的：不同主机进程间通信
需要解决的问题：
1，主机与主机之间物理层面必须互联互通
2，进程与进程之间在软件层面必须互联互通
交换机：短距离网络通信，实现局域网内通信
局域网：短距离的数据传输
路由器：负责路由，即路径选择，将数据上传至广域网内的路由器
广域网：多个路由器组成的数据转发集合中心。可以实现远距离数据传输
IP地址：计算机的软件地址，用来标识计算机设备
同一局域网中不可能出现IP地址相同的设备
MAC地址：计算机的硬件地址（固定）
网络的端口号：标记同一主机上的不同网络进程
网络协议
是一种网络通信标准
OSI七层模型（理论模型）
开放系统互联模型，规定了不同设备间网络通信的通信标准
| 模型 | 功能 |
| 应用层 | 要传呼的数据信息，例如文件传输，电子邮件 |
| 表示层 | 数据加密、解密操作，压缩，解压缩 |
| 会话层 | 建立数据传输通道，即会话 |
| 传输层 | 决定数据的传输方式：UDP、TCP。例如端口号 |
| 网络层 | 实现数据路由，路径规划。例如路由器 |
| 数据链路层 | 封装成帧，点对点通信（局域网内通信），差错检测。例如交换机 |
| 物理层 | 定义物理设备标准、电器特征，比如网线、光纤等传输介质，将数据链路层中的数字信号转为物理信号，即高低电频的方式进行数据发送，称为比特流 |
注：从下到上，依次接近用户，应用层最接近用户，物理层位最底层
TCP/IP五（或者四）层模型（应用模型）
| 模型 | 功能 |
| 应用层 | http：超文本传输协议 https：加密版超文本传输协议（SSL加密算法） FTP：文件传输协议（在传输层使用TCP的传输方式） TFTP：简单文件传输协议（使用UDP传输方式）（效率高但可能数据丢失） MQTT：消息队列遥测传输协议（物联网协议） DNS：域名解析服务（www.***.com）将域名转为IP地址 |
| 传输层 | TCP：传输控制协议，必须优先确认数据传输的通道，相对安全可靠 UDP：用户数据报协议，无需建立连接通道 |
| 网络层 | IPv4：32位整型数据表示IP地址 IPv6：128位 |
| 数据链路层 | ARP：地址解析协议，实现IP地址和MAC地址的转换 |
| 物理层 | 规定设备标准等 |
注：四层模型就是在五层模型的基础上，将数据链路层和物理层结合起来称网络接口层
IP协议
在Windows系统上，win+r，cmd，密令ipconfig查看
例：192.168.0.140，点分十进制，为用户看到的表示形式。在内存中的存储形式是，192、168、0、140分别占一个字节，总共32bit
IPv4地址的组成形式：IP地址 = 网络位 + 主机位
网络位：该IP地址位于那个网段（局域网）内
主机位：这个网段(局域网)第几台主机
子网掩码为全为1的位为当前IP地址的网络位，全为0的位为主机位，例如255.255.255.0的子网掩码，对应到IP地址上，192.168.0是网络位，0为主机位，表示的是该主机位于192.168.0这个网段的第140台主机
如果是例如192.168.0.121/24这种带有“/”的IP地址，其中24表示该IP地址网络位的位数，即3个字节
特殊的IP地址
网段号
192.168.1.0：该主机的网段号，即IP地址网络位不变，主机位全是0.则为该IP地址的网段号，不表示某台主机
广播号
192.168.1.255：IP地址网络位不变，主机位全为1，则为该IP地址的广播号，向广播号发送信息，所有局域网内IP都能受到此消息
网关地址
192.168.1.1，192.168.1.2：主机位为1或2
IP地址的划分
公有IP：由电信公司直接分配，并需要付费的IP地址， 可以直接访问internet
私有IP：不能直接访问internet的ip地址
为了节省ip地址
网络端口号
端口号：16位的整型数据（unsigned short）
范围：0-65535
端口号功能：标记同一主机上的不同网络进程
分类
1，任何TPC/IP实现锁提供的服务都用1-1023之间的端口号
http：80
FTP：20/21
TFPT：69
HTTPS：443
2，端口号从1024-49151是被注册的端口号，被IANA指定的特殊服务使用
MQTT：1833和8883
3，49152-65535是动态或私有端口号
数据包的封装和解封过程
网络配置
ubuntu网络联通
网络协议——UDP
UDP：传输层，用户数据报协议
网络编程模型
B/S模型：browser/server（浏览器/服务器）
1，客户端为公用的客户端（浏览器）
2，一般只做服务器开发
3，客户端要加载的数据均来自服务器
C/S模型：client/server（客户端/服务端）
1，客户端是一个专用的客户端
2，服务器和客户端都需开发
3，客户端可保存资源，本地加载，无需所有数据都请求服务器
UDP编程流程
套接字：文件描述符，是网络通信时应用层可操作的端口
socket
功能：创建通信的套接字
参数：
domin：网络层使用什么地址协议族
AF_INET：IPv4
AF_INET6：IPv6
type：规定传输层的协议
SOCK_DGRAM ： UDP协议
SOCK_STREAM：TCP协议
SOCK_RAW ：原始套接字
protocol：0为按照默认协议方式创建
返回值：成功则为套接字，失败则为-1
sendto
功能：向网络套接字发送数据
参数：
sockfd：套接字
buf：要发送的数据的首地址
len：要发送的字节数
flags：0为按照默认方式发送
dest_addr：接收方的地址信息（IP + 端口号）
man 7 ip
由于参数要求const struct，所以直接使用强转即可
sin_family：地址协议族
sin_port：端口号，必须是网络字节序（大端）由于主机字节序是小端，所以需要进行转化，由函数htons
sin_addr：IP地址，与端口号同理，需要转网络字节序，即inet_addr
addrlen：接收方的地址大小
返回值：成功则为实际发送的字节数，失败则为-1
例：
bind
功能：绑定自己的IP地址和端口号
参数：
sockfd：套接字
addr：需要绑定的地址
addrlen：地址大小
返回值：成功则0失败-1
recvfrom
功能：从套接字上接收数据
参数：
sockfd：套接字
buf：存放接收数据的内存首地址
len：希望接收的字节数
flags：0为按照默认阻塞方式回收
src_addr：发送方的地址信息，提前定义变量来存，如果不关注为NULL
addrlen：发送放地址的指针，如果不关注为NULL
返回值：成功则为实际受到的字节数，失败则为-1