Linux C学习路线全概括及知识点笔记3-网络编程
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例如：第一章 Python 机器学习入门之pandas的使用
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文章目录
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- 前言
- 一、pandas是什么？
- 二、使用步骤
- 1.引入库
- 2.读入数据
- 总结
前言
提示：这里可以添加本文要记录的大概内容：
例如：随着人工智能的不断发展，机器学习这门技术也越来越重要，很多人都开启了学习机器学习，本文就介绍了机器学习的基础内容。
提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考
1，TCP/IP 协议分层结构总览（了解功能即可）
TCP/IP 模型共分为四层，从上到下依次为：
| 层级名称 | 主要协议 | 功能概要 |
|---|---|---|
| 应用层 (Application Layer) | HTTP, FTP, DNS, SMTP 等 | 提供用户应用服务，定义应用数据的格式和交换规则 |
| 传输层 (Transport Layer) | TCP, UDP | 提供端到端的传输控制和错误校验，保证数据可靠或快速传输 |
| 网络层 (Internet Layer) | IP, ICMP, ARP | 实现跨网络通信，负责逻辑寻址和路由选择 |
| 网络接口层（或链路层） (Link Layer) | Ethernet, PPP, MAC等 | 管理物理连接，定义数据在本地网络中如何传输 |
1.1 各层功能详解
1.1.1 应用层（Application Layer）
功能职责：
（1）为用户提供网络应用服务
（2）定义应用数据的格式、编码、会话控制等
典型协议：
| 协议 | 功能说明 |
|---|---|
| HTTP | 网页浏览（超文本传输） |
| FTP | 文件传输 |
| SMTP | 邮件发送 |
| POP3/IMAP | 邮件接收 |
| DNS | 域名解析（将域名转换为IP地址） |
| Telnet | 远程登录 |
PS：你在浏览器输入网址并回车，实际使用的是HTTP协议与服务器通信。
1.1.2 传输层（Transport Layer）
功能职责：
（1）端到端的通信控制
（2）建立/管理/终止连接
（3）数据分段、重组
（4）流量控制、差错检测与纠正
协议典型：
| 协议 | 特性 | 适用场景 |
|---|---|---|
| TCP | 面向连接、可靠、顺序、校验 | 网页、文件传输、邮件等 |
| UDP | 无连接、不保证顺序或完整性 | 视频直播、DNS、语音等实时场景 |
PS：如果你下载文件，通常使用TCP；而如果在看直播，则往往用的是UDP。
1.1.3 网络层（Internet Layer）
功能职责：
（1）实现IP地址之间的通信
（2）路由寻址和转发
（3）分片与重组
典型协议：
| 协议 | 功能说明 |
|---|---|
| IP | 逻辑寻址与分包转发 |
| ICMP | 网络错误/状态信息传递（如ping） |
| ARP | 将 IP 地址解析为 MAC 地址 |
说明：
IP协议是核心，提供无连接的传输服务（不保证可靠性）
ICMP是网络层的“诊断助手”，如ping命令使用它
ARP在局域网中用于解决“IP->MAC”的问题
1.1.4 网络接口层（Link Layer）
又成链路层、主机到网络层（Host-to-Network Layer）
功能职责：
（1）实际的数据帧传输
（2）硬件地址识别（如MAC）
（3）帧校验、介质访问控制等
典型协议/技术：
| 技术或协议 | 功能说明 |
|---|---|
| Ethernet | 以太网，局域网最常用的链路协议 |
| PPP | 点对点协议，多用于拨号接入 |
| WLAN/Wi-Fi | 无线局域网 |
| MAC 协议 | 媒体访问控制，控制谁可发数据 |
PS：数据包经过这一层，被封装成帧并在实际网线上（或无线）传输
1.2 整体数据传输过程示意
以一个网页请求为例（如访问 https://www.baidu.com）:
（1）应用层（HTTP）：构造网页请求
（2）传输层（TCP）：将请求封装成可靠的数据段
（3）网络层（IP）：决定如何将数据段送往目标服务器的IP地址
（4）链路层（以太网/Wi-Fi）：将数据帧通过物理媒介发送出去
服务器响应时则逆向传输回来。
1.3 总结与记忆建议
| 层级 | 关键词 | 功能一句话记忆 |
|---|---|---|
| 应用层 | 用户交互 | 用户与网络的接口（让程序会说话） |
| 传输层 | 端到端通信 | 保证数据“准时准量”到对方（握手或快传） |
| 网络层 | 寻址与路由 | 找到目的 IP 的路径（决定去哪儿） |
| 网络接口层 | 局域链路传输 | 数据如何走“最后一公里”（怎么走、给谁送） |
2，什么是Socket API？
Socket（套接字）是应用层与传输层之间通信的编程接口，本质上是一个通信端点。Socket编程允许我们在用户空间使用TCP或UDP协议，进行网络通信。
TCP/IP 协议栈中的 传输层（TCP/UDP）被Socket抽象为统一接口，因此不同协议的通信流程具有高度一致性，区别在于细节控制。
2.1 Socket 编程核心 API（UNIX/Linux平台）
下表是主要的 socket API 函数及其用途：
| 函数 | 说明 | 适用于 |
|---|---|---|
socket() | 创建 socket 对象 | TCP/UDP |
bind() | 绑定本地地址和端口 | TCP/UDP |
listen() | 监听连接请求（TCP 专用） | TCP |
accept() | 接受连接请求，返回新的 socket（TCP） | TCP |
connect() | 主动连接服务器 | TCP |
send()/recv() | 发送和接收数据 | TCP |
sendto()/recvfrom() | 发送和接收数据（指定目标地址） | UDP |
close() | 关闭 socket | TCP/UDP |
2.2 TCP Socket 编程流程
TCP服务器端流程图：
TCP客户端流程图：
2.3 TCP示例代码
2.3.1 TCP服务端（C语言示例）
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);struct sockaddr_in sd = {0,};
sd.sin_family = AF_INET;
sd.sin_addr.s_addr = htnol(INADDR_ANY);
sd.sin_port = htons(12345);bind(sockfd, (struct sockaddr *)&sd, sizeof(sd));
listen(sockfd, 5);int connfd = accept(sockfd, NULL, NULL);
char buffer[1024] = {0};
recv(connfd, buffer, sizeof(buffer), 0);
send(connfd, "Hello from server", 17, 0);close(connfd);
close(sockfd);2.3.2 TCP客户端（C语言示例）
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);struct sockaddr_in sd = {0, };
sd.sin_family = AF_INET;
sd.sin_port = htons(12345);inet_pton(AF_INET, "1237.0.0.1", &sd.sin_addr);connect(sockfd, (struct sockaddr *)&sd, sizeof(sd));send(sockfd, "Hello from client", 17, 0);
char buffer[1024] = {0, };
recv(sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0);close(sockfd);
2.4 UDP socket编程流程
UDP服务器端流程：
UDP客户端流程：
2.5 UDP示例代码
2.5.1 UDP服务端
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);struct sockaddr_in serd = {0, }, clid = {0, };
skcklen_t len = sizeof(clid);serd.sin_family = AF_INET;
serd.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
serd.sin_port = hton(12345);bind(sockfd, (struct sockaddr *)&serd, sizeof(serd));char buffer[1024] = {0, };
recvfrom(sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0, (struct sockaddr *)&clid, &len);
sendto(sockfd, "UDP server reply", 16, 0, (struct sockaddr *)clid, &len);close(sockfd);2.5.2 UDP客户端
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);structt sockaddr_in serd = {0, };
serd.sin_family = AF_INET;
serd.sin_prot = htons(12345);
inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serd.sin_addr);sendto(sockfd, "UDP client hello", 17, 0, (sturct sockaddr *)&serd, sizeof(serd));
char buffer[1024] = {0, };
recvfrom(sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0, NULL, NULL);close(sockfd); 2.6 TCP vs UDP 对比表格
| 特性 | TCP | UDP |
|---|---|---|
| 是否连接 | 有连接（可靠） | 无连接（不可靠） |
| 数据传输单位 | 字节流（stream） | 报文（datagram） |
| 是否保证顺序 | 是 | 否 |
| 是否保证可靠性 | 是（有确认、重传、流控、拥塞控制） | 否 |
| 适合场景 | 文件传输、网页、邮件等 | 实时语音、视频、DNS、NTP、广播等 |
2.7 Socket 编程核心函数原型与参数说明
1. int socket(int domain, int type, int protocol);
作用：创建一个套接字参数：domain：协议族，如 AF_INET（IPv4）或 AF_INET6type：套接字类型，如 SOCK_STREAM（TCP），SOCK_DGRAM（UDP）protocol：通常设为 0（自动选择），或指定 IPPROTO_TCP / IPPROTO_UDP2. int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
作用：将 socket 绑定到本地地址（IP + 端口）参数：sockfd：由 socket() 返回的描述符addr：本地地址结构体指针，如 struct sockaddr_inaddrlen：地址结构体的长度（sizeof(struct sockaddr_in)）3. int listen(int sockfd, int backlog);
作用：监听指定 socket，使其成为被动连接等待状态（仅用于 TCP）参数：sockfd：由 socket() 返回的描述符backlog：等待连接队列的最大长度4. int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
作用：从连接队列中取出一个连接（TCP 专用）参数：sockfd：监听 socket 的描述符addr：保存客户端地址信息的结构体指针addrlen：输入输出参数，指示地址结构体长度5. int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
作用：客户端发起连接请求（TCP）参数：sockfd：由 socket() 返回的描述符addr：服务器地址结构体指针addrlen：地址结构体长度6. ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
作用：向已连接的 socket 发送数据（TCP）参数：sockfd：连接 socket 的描述符buf：指向发送数据的缓冲区len：缓冲区长度flags：通常为 0，可指定 MSG_