第一章 理解網絡編程和套接字

#include<sys/socket.h> int socket(int domain, int type , int protocol); //socket返回文件描述符或-1 int bind(int sockfd , struct sockaddr *myaddr, socklen_t addrlen); //bind返回0或-1 int listen(int sockfd,int backlog); //listen返回0或-1 int accept(int sockfd,struct sockaddr *addr,socklen_t *addrlen); //返回文件描述符或-1 ##以上為服務器端 編譯指令：gcc hello_server.c -o hserver

• Linux下socket被認為是文件的一種，windows區分socket和文件
• 0,1,2這三個文件描述符（方便描述文件）為STDIN STDOUT STDERR

int open(const char *path, int flag); //返回fd或-1 int close(int fd); //返回0或-1 ssize_t write(int fd,const void *buf , size_t nbytes); //寫入文件，返回成功寫入的字節數或-1 ssize_t read(int fd,void *buf,size_t nbytes); //返回成功接收的字節數或-1

• windows在這方面的函數與linux差不多，不過套接字有專屬類型SOCKET

第二章 套接字類型與協議設置

• int socket(int domain, int type , int protocol);
  第一個參數為協議族有PF_INET PF_INET6等；第二個參數為套接字類型：有SOCK_STREAM(傳送帶傳糖果，面向連接，無數據邊界，可靠有序)和SOCK_DGRAM）（摩托車，不可靠，無序，以數據的高速傳輸為目的的套接字）；最后一個參數默認情況是0

第三章 地址族與數據序列

• IPV4傳數據是先向網絡號傳輸數據（傳到路由器，交換機），再由這個網絡具體傳給相應主機號的主機
• A類地址首字節范圍：0-127 B：128-191 C：192-223
• NIC（網絡接口卡）為數據傳輸設備，os會將傳遞到內部的數據分配給套接字，這時需要用到端口號，NIC接收的數據內有端口號，os參考此端口號把數據傳給對應套接字；端口號范圍0-65535，但0-1023為知名端口

struct sockaddr_in //本來就是給IPV4設計的 {sa_family_t sin_family; //地址族，有AF_INET;AF_INET6;AF_LOCAL，有這一欄是因為要和sockaddr這個老版本的結構體保持一致性uint16_t sin_port; //16位TCP/UDP端口號struct in_addr sin_addr; //32位IP地址char sin_zero[8]; //不使用 } struct in_addr {in_addr_t s_addr; //32位IP地址,為uint32_t }struct sockaddr {sa_family_t sin_family;char sa_data[14]; }

• 主機字節序一般為小端序，網絡字節序為大端序

unsigned short htons(unsigned short); unsigned short ntohs(unsigned short); unsigned long htonl(unsigned long); unsigned long htonl(unsigned long);

• 數據在傳輸之前都需要經過轉換嗎：這個過程是自動的，除了向sockaddr_in結構體變量填充數據外，其他情況無需考慮字節序問題

in_addr_t inet_addr(const char * string); ##成功時返回32位大端序整數數值，失敗時返回INADDR_NONE int inet_aton(const char *string, struct in_addr * addr) ##成功返回1，失敗返回0，和上面函數作用一樣，不過可以直接給他弄到in_addr結構體里 char * inet_ntoa(struct in_addr adr); ##返回char* 或 -1；需要將得到的char * 保存到新的內存空間里，否則下次用這個函數，他返回的char *就會變成新的 addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY) ##自動分配本機IP地址，一般服務端才用這個

• p52有兩個不是特別清楚的點，到時候可以回頭看看

第四章 基于TCP的服務器端/客戶端(1)

• listen中的sock成為服務器端套接字，是接收連接或請求的保安
• accept會內部產生一個用于數據I/O的套接字，調用accept時，若等待隊列為空，則accept函數不會返回，直到隊列中出現新的客戶端連接

int connect(int sock, struct sockaddr * servaddr, socklen_t addrlen); ##客戶端調用connect后只有服務器端接收連接請求（服務器端接收他到等待隊列）或發生斷網等異常情況 而中斷連接請求才會使connect返回；客戶端的IP地址和端口在調用connect時自動分配，不用再用bind分 配

agrv agrc參數的描述

###echo服務端 #include <stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> #include<unistd.h> #include<arpa/inet.h> #include<sys/socket.h>#define BUF_SIZE 1024 void error_handling(char *message);int main(int argc,char *agrv[]) {int serv_sock,clnt_sock;char message[BUF_SIZE];int str_len,i;struct sockaddr_in serv_adr,clnt_adr;socklen_t clnt_adr_sz;if(argc!=2){printf("Usage : %s <PORT>\n", agrv[0]);exit(1);}serv_sock=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0);if(serv_sock==-1)error_handling("socket() error");memset(&serv_adr,0,sizeof(serv_adr));serv_adr.sin_family=AF_INET;serv_adr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);serv_adr.sin_port=htons(atoi(agrv[1]));if(bind(serv_sock,(struct sockaddr*)&serv_adr,sizeof(serv_adr))==-1)error_handling("bind() error");if(listen(serv_sock,5)==-1)error_handling("listen() error");clnt_adr_sz=sizeof(clnt_adr);for(int i=0; i<5; i++){clnt_sock=accept(serv_sock,(struct sockaddr*)&clnt_adr,&clnt_adr_sz);if(clnt_sock==-1)error_handling("accept() error");elseprintf("Connected client %d \n",i+1);while((str_len=read(clnt_sock,message,BUF_SIZE))!=0)write(clnt_sock,message,str_len);close(clnt_sock);}close(serv_sock);return 0; } void error_handling(char *message) {fputs(message,stderr);fputc('\n',stderr);exit(1); }

gcc編譯顯示警告

##echo客戶端，這個客戶端存在數據邊界的問題，因為他默認是以字符串為單位傳遞數據的， 忽略了字符串過長和傳遞過程過遠數據累積的情況 #include <stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> #include<unistd.h> #include<arpa/inet.h> #include<sys/socket.h>#define BUF_SIZE 1024 void error_handling(char *message);int main(int argc,char *agrv[]) {int sock;char message[BUF_SIZE];int str_len;struct sockaddr_in serv_adr;if(argc!=3){printf("Usage : %s <IP> <PORT>\n", agrv[0]);exit(1);}sock=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0);if(sock==-1)error_handling("socket() error");memset(&serv_adr,0,sizeof(serv_adr));serv_adr.sin_family=AF_INET;serv_adr.sin_addr.s_addr=inet_addr(agrv[1]);serv_adr.sin_port=htons(atoi(agrv[2]));if(connect(sock,(struct sockaddr*)&serv_adr,sizeof(serv_adr))==-1)error_handling("connect() error");elseputs("Connected............");while(1){fputs("Input message(Q to quit): ",stdout);fgets(message,BUF_SIZE,stdin);if(!strcmp(message,"q\n")||!strcmp(message,"Q\n"))break;write(sock,message,strlen(message));str_len=read(sock,message,BUF_SIZE-1);message[str_len]=0;printf("Message from server: %s",message);}close(sock);return 0; } void error_handling(char *message) {fputs(message,stderr);fputc('\n',stderr);exit(1); }

第五章 基于TCP的服務器端/客戶端(2)

##完美的回聲客戶端 #include <stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> #include<unistd.h> #include<arpa/inet.h> #include<sys/socket.h>#define BUF_SIZE 1024 void error_handling(char *message);int main(int argc,char *agrv[]) {int sock;char message[BUF_SIZE];int str_len,recv_len,recv_cnt;struct sockaddr_in serv_adr;if(argc!=3){printf("Usage : %s <IP> <PORT>\n", agrv[0]);exit(1);}sock=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0);if(sock==-1)error_handling("socket() error");memset(&serv_adr,0,sizeof(serv_adr));serv_adr.sin_family=AF_INET;serv_adr.sin_addr.s_addr=inet_addr(agrv[1]);serv_adr.sin_port=htons(atoi(agrv[2]));if(connect(sock,(struct sockaddr*)&serv_adr,sizeof(serv_adr))==-1)error_handling("connect() error");elseputs("Connected............");while(1){fputs("Input message(Q to quit): ",stdout);fgets(message,BUF_SIZE,stdin);if(!strcmp(message,"q\n")||!strcmp(message,"Q\n"))break;str_len=write(sock,message,strlen(message));recv_len=0;while(recv_len<str_len){recv_cnt=read(sock,message,BUF_SIZE-1);if(recv_cnt==-1)error_handling("read() error");recv_len+=recv_cnt;}message[str_len]=0;printf("Message from server: %s",message);}close(sock);return 0; } void error_handling(char *message) {fputs(message,stderr);fputc('\n',stderr);exit(1); }

• I/O緩沖在每個TCP套接字中單獨存在；I/O緩沖在創建套接字時自動生成；即使關閉套接字也會繼續傳遞輸入緩沖中遺留的數據；關閉套接字將丟失輸入緩沖中的數據
• TCP中因為TCP會控制數據流（Sliding Window協議），不會發生超過輸入緩沖大小的傳輸數據
• write函數并不會在完成向對方主機的數據傳輸時返回，而是在數據移到輸出緩沖時，但TCP會保證對輸出緩沖數據的傳輸

第六章 基于UDP的服務器端/客戶端

• UDP提供不可靠的數據傳輸服務，在重視性能而非可靠性的情況下，UDP是一種很好的選擇
• UDP最重要的作用就是根據端口號將傳到主機的數據包交付給最終的UDP套接字，TCP中套接字是一對一的關系，而UDP每方只需要一個，收發信件的郵箱可以比喻成UDP套接字

##UDP的接收發送函數，與TCP的重大區別是每次發送都需要指定對方的socket ssize_t sendto(int sock, void *buff, size_t nbytes, int flags, struct sockaddr * to , socklen_t addrlen); ssize_t recvfrom(int sock, void * buff,size_t nbytes, int flags, struct sockaddr * from, socklen_t *addrlen); ##UDP回聲server端 #include <stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> #include<unistd.h> #include<arpa/inet.h> #include<sys/socket.h>#define BUF_SIZE 30 void error_handling(char *message);int main(int argc,char *agrv[]) {int serv_sock;char message[BUF_SIZE];int str_len;struct sockaddr_in serv_adr,clnt_adr;socklen_t clnt_adr_sz;if(argc!=2){printf("Usage : %s <PORT>\n", agrv[0]);exit(1);}serv_sock=socket(PF_INET,SOCK_DGRAM,0);if(serv_sock==-1)error_handling("socket() error");memset(&serv_adr,0,sizeof(serv_adr));serv_adr.sin_family=AF_INET;serv_adr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);serv_adr.sin_port=htons(atoi(agrv[1]));if(bind(serv_sock,(struct sockaddr*)&serv_adr,sizeof(serv_adr))==-1)error_handling("bind() error");while(1){clnt_adr_sz=sizeof(clnt_adr);str_len=recvfrom(serv_sock,message,BUF_SIZE,0,(struct sockaddr*)&clnt_adr,&clnt_adr_sz);sendto(serv_sock,message,str_len,0,(struct sockaddr*)&clnt_adr,clnt_adr_sz);}close(serv_sock);return 0; } void error_handling(char *message) {fputs(message,stderr);fputc('\n',stderr);exit(1); } ##UDP回聲客戶端 #include <stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> #include<unistd.h> #include<arpa/inet.h> #include<sys/socket.h>#define BUF_SIZE 30 void error_handling(char *message);int main(int argc,char *agrv[]) {int sock;char message[BUF_SIZE];int str_len;socklen_t adr_sz;struct sockaddr_in serv_adr, from_adr;if(argc!=3){printf("Usage : %s <IP> <PORT>\n", agrv[0]);exit(1);}sock=socket(PF_INET,SOCK_DGRAM,0);if(sock==-1)error_handling("socket() error");memset(&serv_adr,0,sizeof(serv_adr));serv_adr.sin_family=AF_INET;serv_adr.sin_addr.s_addr=inet_addr(agrv[1]);serv_adr.sin_port=htons(atoi(agrv[2]));while(1){fputs("Input message(Q to quit): ",stdout);fgets(message,BUF_SIZE,stdin);if(!strcmp(message,"q\n")||!strcmp(message,"Q\n"))break;sendto(sock,message,strlen(message),0,(struct sockaddr*)&serv_adr,sizeof(serv_adr));adr_sz=sizeof(from_adr);str_len=recvfrom(sock,message,BUF_SIZE,0,(struct sockaddr*)&from_adr,&adr_sz);message[str_len]=0;printf("Message from server: %s",message);}close(sock);return 0; } void error_handling(char *message) {fputs(message,stderr);fputc('\n',stderr);exit(1); }

• UDP存在數據邊界，一個數據包即可成為一個完整數據，UDP通信過程中使用I/O函數調用次數應保持一致
• 通過sendto傳遞數據分為3個階段：1.向UDP套接字注冊目標IP和端口號；2.傳輸數據；3.刪除UDP套接字中注冊的目標地址信息。這種未注冊目標地址信息的套接字稱為未連接套接字，與此相對的還有已連接套接字（可以避免了1,3階段的過程）
• 創建已連接UDP套接字：connect(sock,(struct sockaddr*)&adr,sizeof(adr))就是調用了connect函數，向UDP套接字注冊目標IP和端口信息，注冊后可以使用write，read和sendto，recvfrom

第七章 優雅地斷開套接字連接

• TCP的半關閉：兩臺主機通過套接字建立連接后進入可交換數據的狀態，又稱“流形成的狀態”，此時有I/O流1和I/O流2，close函數會同時斷開這兩個流，不夠優雅（發送完數據可能就調用close函數，而此時可能還有對面發過來讓你必須接收的數據，這種數據就被損毀了）

int shutdown(int sock, int howto); ##成功返回0，失敗返回-1 ##howto的值：SHUT_RD斷開輸入流；SHUT_WR斷開輸出流（輸出緩沖的數據依然會傳遞）；SHUT_RDWR同時斷開I/O流

• 服務器端向客戶端傳送文件時，客戶端不知道要接收到什么時候，也不能一直調用read函數（會阻塞），所以約定一個EOF標志文件傳輸結束

第八章 域名及網絡地址

• DNS將域名轉換為IP
• IP地址比域名發生變更的概率更高，用域名比較好一些

##成功返回hostent指針，失敗返回空指針，利用域名查IP struct hostent * gethostbyname(const char * hostname);struct hostent {char *h_name ; ##官方域名char ** h_aliases ; ##一個IP可以綁定多個域名int h_addrtype ; ##IPV4 IPV6之類的int h_length ; ##IP地址長度char ** h_addr_list ; ##以整數形式保存域名對應的IP地址 }

• 對于上面的h_addr_list，他指向字符串指針數組，但字符串指針數組中的元素實際指向的是（實際保存的是）in_addr結構體變量地址值；這里面用char **是因為它為多門協議所用，指針類型不確定，而當時又沒有void *，就用char *表示無法確定的指針類型

##利用IP地址查域名 struct hostent * gethostbyaddr(const char * addr , socklen_t len,int family);

第九章 套接字的多種可選項

int getsockopt(int sock,int level, int optname, void *optval,socklen_t *optlen); ##optval為保存查看結果的緩沖地址值；optlen保存通過第四個參數返回的可選項信息的字節數 int setsockopt(int sock,int level,int optname,const void* optval,socklen_t optlen); ##level為協議層；optval為可選項名

• 一些常用的選項：SO_SNDBUF&SO_RCVBUF;SO_REUSEADDR;TCP_NODELAY
• Nagle算法：p150，TCP套接字默認使用Nagle算法交換數據，網絡流量未受到太大影響時，不使用Nagle算法要比使用它時傳輸速度更快（如傳輸大文件數據）；未準確判斷數據特性時不應禁用Nagle算法

總結

以上是生活随笔為你收集整理的TCP/IP网络编程复习（上）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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