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LINUX之网络编程j简述

發布時間：2025/3/15 linux 18 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 LINUX之网络编程j简述小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

一、TCP、IP概述

1、tcp/ip 模型 4 層

應用層{ http 超文本傳輸協議 ?ftp 文件傳輸協議 ?telnet 遠程登錄 ?ssh 安全外殼協議 ?stmp 簡單郵件發送、pop3 收郵件}
傳輸層{ tcp 傳輸控制協議, ?udp 用戶數據包協議}
網絡層{ip 網際互聯協議 icmp 網絡控制消息協議 igmp 網絡組管理協議}
網絡接口層{arp 地址轉換協議,rarp 反向地址轉換協議， mpls 多協議標簽交換}
TCP 協議：傳輸控制協議面向連接的協議能保證傳輸安全可靠速度慢（有 3 次握手）
UDP 協議：用戶數據包協議非面向連接速度快不可靠
通常是 ip 地址后面跟上端口號： ip 用來定位主機 port 區別應用（進程） ?http 的端口號 80 ssh-->22 telnet-->23 ftp-->21 用戶自己定義的通常要大于 1024

2、 TCP/IP 協議族的每一層的作用

網絡接口層：負責將二進制流轉換為數據幀，并進行數據幀的發送和接收。要注意的是數據幀是獨立的網絡信息傳輸單元。
網絡層：負責將數據幀封裝成 IP 數據報，并運行必要的路由算法。
傳輸層：負責端對端之間的通信會話連接和建立。傳輸協議的選擇根據數據傳輸方式而定。
應用層：負責應用程序的網絡訪問，這里通過端口號來識別各個不同的進程。

3、 TCP協議

?????TCP 是 TCP/IP 體系中面向連接的運輸層協議，它提供全雙工和可靠交付的服務。它采用許多機制來確保端到端結點之間的可靠數據傳輸，如采用序列號、確認重傳、滑動窗口等。

三次握手協議

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??

4、協議的選擇

?????對數據要求高可靠性的應用需選擇 TCP 協議，如驗證、密碼字段的傳送都是不允許出錯的，而對數據的可靠性要求不那么高的應用可選擇 UDP 傳送。

?????TCP 協議在傳送過程中要使用三次握手、重傳確認等手段來保證數據傳輸的可靠性。使用 TCP 協議會有較大的時延，因此不適合對實時性要求較高的應用，如 VOIP、視頻監控等。相反， UDP 協議則在這些應用中能發揮很好的作用。

二、網絡的相關概念

1、套接字

? ? ?網絡通信，歸根到底還是進程間的通信（不同計算機上的進程間通信）。網絡地址，即IP 地址只能確定進程所在的計算機，而一臺計算機上很可能同時運行著多個進程，所以僅憑網絡地址還不能確定到底是和網絡中的哪一個進程進行通信，因此套接口中還需要包括其他的信息，也就是端口號（PORT）。一個端口號一次只能分配給一個進程，使用端口號和網絡地址的組合可以唯一的確定整個網絡中的一個網絡進程。

? ? ?例如，如網絡中某一臺計算機的 IP 為 10.92.20.160，操作系統分配給計算機中某一應用程序進程的端口號為 1500，則此時 10.92.20.160 1500 就構成了一個套接口。

? ? ?端口號的范圍從 0~65535。一種是常用的應用程序固定使用的“周知的端口”，其值一般為0~1023。http 的端口號是 80， ftp 為 21， ssh 為 22， telnet 為 23 等。還有一類是用戶自己定義的，通常是大于 1024 的整型值。

ipv4 地址： 32bit, 4 字節，通常采用點分十進制記法（如128.11.3.31），但是在網絡中，socket 編程中使用的則是二進制值，這就需要將這兩個數值進行轉換。

2、ip地址分類

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??

3、socket 類型

（1）流式 socket（SOCK_STREAM） ?用于 TCP 通信

?????流式套接字提供可靠的、面向連接的通信流；它使用 TCP 協議，從而保證了數據傳輸的正確性和順序性。

（2）數據報 socket（SOCK_DGRAM） ?用于 UDP 通信

?????數據報套接字定義了一種無連接的服務，數據通過相互獨立的報文進行傳輸，是無序的，并且不保證是可靠、無差錯的。它使用數據報協議 UDP。

（3）原始 socket（SOCK_RAW） ?用于新的網絡協議實現的測試等

原始套接字允許對底層協議如 IP 或 ICMP 進行直接訪問，它功能強大但使用較為不便，主要用于一些協議的開發。

4、socket信息數據結構

struct sockaddr ? ? ? ? ---->網絡傳輸常用

{

?????unsigned short sa_family; ? ? ?????/*地址族*/

?????char sa_data[14]; ? ? ? ? ? ? /*14 字節的協議地址，包含該 socket 的 IP 地址和端口號。 */

};

struct sockaddr_in ? ?? ---->編程常用

{

?????short int sa_family; ? ? ? ?? ?????/*地址族*/

?????unsigned short int sin_port; ? ? ? /*端口號*/

?????struct in_addr sin_addr; ? ? ? ? ??/*IP 地址*/

?????unsigned char sin_zero[8]; ? ? ? ?

?????/*填充 0 以保持與 struct sockaddr 同樣大小*/

};

struct in_addr

{

?????unsigned long int

?????s_addr;

?????/* 32 位 IPv4 地址，網絡字節序 */

};

頭文件<netinet/in.h>

sa_family: AF_INET --->IPv4 協議 ??AF_INET6 --->?IPv6 協議

5、數據存儲優先順序的轉換

? ? ?計算機數據存儲有兩種字節優先順序：高位字節優先（稱為大端模式）和低位字節優先（稱為小端模式）。

低地址存儲數據的低字節，高地址存儲數據的高字節 --->?小端模式

高地址存儲數據的低字節，低地址存儲數據高字節 ?? ---> ?大端模式

而端口號和 IP 地址都是以網絡字節序存儲的，不是主機字節序，網絡字節序都是大端模式。故需要進行相互轉化。

四個函數：

htons(),ntohs(),htonl()和 ntohl().這四個地址分別實現網絡字節序和主機字節序的轉化，這里的 h代表 host,n 代表 network， s 代表 short， l 代表 long。通常 16 位的 IP 端口號用 s 代表。

6、地址格式轉化

? ? ?用戶在表達網絡地址時采用的是點分十進制表示的數值，socket 編程中使用的則是 32 位的網絡字節序的二進制值，這就需要將這兩個數值進行轉換。Ipv4 中用到的函數有 inet_aton()、 inet_addr()和 inet_ntoa()，而 IPV4 和 Ipv6 兼容的函數有 inet_pton()和 inet_ntop()。

IPv4 的函數原型：

#include <sys/socket.h>

#include <netinet/in.h>

#include <arpa/inet.h>

?????int inet_aton(const char *straddr, struct in_addr

?????*addrptr);

?????char *inet_ntoa(struct in_addr inaddr);

?????in_addr_t inet_addr(const char *straddr);

?????// in_addr_t 就是 unsigned long int ,代

表 s_addr函數 inet_aton()：將點分十進制數的 IP 地址轉換成為網絡字節序的 32 位二進制數值。返回值：成功，則返回 1，不成功返回 0.

?????參數 straddr：存放輸入的點分十進制數 IP 地址字符串。

?????參數 addrptr：傳出參數，保存網絡字節序的 32 位二進制數值。

?????函數 inet_ntoa()：將網絡字節序的 32 位二進制數值轉換為點分十進制的 IP 地址。

?????函數 inet_addr()：功能與 inet_aton 相同，但是結果傳遞的方式不同。 inet_addr()若成功則返回32 位二進制的網絡字節序地址。

IPv4 和 IPv6 的函數原型：

#include <arpa/inet.h>

?????int inet_pton(int family, const char *src, void *dst);

?????const char *inet_ntop(int family, const void *src, char *dst, socklen_t len);

7、地址名字地址轉化

函數原型：

#include <netdb.h>

struct hostent* gethostbyname(const char* hostname);

struct hostent* gethostbyaddr(const char* addr, size_t len,

int family);

結構體：

struct hostent

{

?????char *h_name; ? ? ?????/*正式主機名*/

?????char **h_aliases; ? ? ?/*主機別名*/

?????int h_addrtype; ? ? ?? /*主機 IP 地址類型 IPv4 為 AF_INET*/

?????int h_length; ? ? ?????/*主機 IP 地址字節長度，對于 IPv4 是 4 字節，即 32 位*/

?????char **h_addr_list; ?????/*主機的 IP 地址列表*/

}

8、網絡編程函數---匯總

1. 頭文件包含：

#include<sys/types.h>

#include<sys/socket.h>

#include<netinet/in.h>

#include<arpa/inet.h>

#include<unistd.h>

#include<string.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

? ?

TCP服務器端：

2. socket 函數：生成一個套接口描述符。

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

參數： domain?{ AF_INET： Ipv4 網絡協議 AF_INET6： IPv6 網絡協議} ?type｛tcp： SOCK_STREAM udp： SOCK_DGRAM}

protocol指定 socket 所使用的傳輸協議編號。通常為 0.

返回值：成功則返回套接口描述符，失敗返回-1。

常用實例： int sfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

if(sfd == -1){perror("socket");exit(-1);}

3. bind 函數： 用來綁定一個端口號和 IP 地址，使套接口與指定的端口號和 IP 地址相關聯。

原型： int bind(int sockfd,struct sockaddr * my_addr,int addrlen);

參數： sockfd?為前面 socket 的返回值。

my_addr?為結構體指針變量

4. listen 函數：使服務器的這個端口和 IP 處于監聽狀態，等待網絡中某一客戶機的連接請求。如果客戶

端有連接請求，端口就會接受這個連接。

原型： int listen(int sockfd,int backlog);

參數： sockfd?為前面 socket 的返回值.即 sfd

backlog?指定同時能處理的最大連接要求，通常為 10 或者 5。最大值可設至 128

返回值： 成功則返回 0，失敗返回-1

常用實例： if(listen(sfd, 10) == -1)

{perror("listen");close(sfd);exit(-1);}

5. accept 函數：接受遠程計算機的連接請求，建立起與客戶機之間的通信連接。服務器處于監聽狀態時，如果某時刻獲得客戶機的連接請求，此時并不是立即處理這個請求，而是將這個請求放在等待隊列中，當系統空閑時再處理客戶機的連接請求。當 accept 函數接受一個連接時，會返回一個新的 socket 標識符，以后的數據傳輸和讀取就要通過這個新的 socket 編號來處理，原來參數中的 socket 也可以繼續使用，繼

服務器跟一個客戶端連接成功，會有兩個套接字。）續監聽其它客戶機的連接請求。

原型： int accept(int s,struct sockaddr * addr,int * addrlen);

參數： s?為前面 socket 的返回值.即 sfd。addr為結構體指針變量，和 bind 的結構體是同種類型的，系統會把遠程主機的信息（遠程主機的地址和端口號信息）保存到這個指針所指的結構體中。addrlen?表示結構體的長度，為整型指針。

返回值： 成功則返回新的 socket 處理代碼 new_fd，失敗返回-1

常用實例：

struct sockaddr_in clientaddr;

memset(&clientaddr, 0, sizeof(struct sockaddr));

int addrlen = sizeof(struct sockaddr);

int new_fd = accept(sfd, (struct sockaddr*)&clientaddr, &addrlen);

if(new_fd == -1)

?????{

? ?? ?????perror("accept");close(sfd);exit(-1);

?????}

?????printf("%s %d success connect\n",inet_ntoa(clientaddr.sin_addr),ntohs(clientaddr.sin_port));

6. recv 函數：用新的套接字來接收遠端主機傳來的數據，并把數據存到由參數 buf 指向的內存空間

原型： int recv(int sockfd,void *buf,int len,unsigned int flags);

參數：sockfd為前面 accept 的返回值.即 new_fd，也就是新的套接字。

buf表示緩沖區

len表示緩沖區的長度

flags通常為 0

返回值：成功則返回實際接收到的字符數，可能會少于你所指定的接收長度。失敗返回-1。

常用實例：

char buf[512] = {0};

if(recv(new_fd, buf, sizeof(buf), 0) == -1)

{

?????perror("recv");close(new_fd);close(sfd);exit(-1);

}

puts(buf);

7. send 函數：用新的套接字發送數據給指定的遠端主機

原型： int send(int s,const void * msg,int len,unsigned int flags);

參數： s為前面 accept 的返回值.即 new_fd

msg一般為常量字符串 ? ??len表示長度 ? ? ?flags通常為 0

返回值： 成功則返回實際傳送出去的字符數，可能會少于你所指定的發送長度。失敗返回-1

常用實例： if(send(new_fd, "hello", 6, 0) == -1)

{perror("send");close(new_fd);close(sfd);exit(-1);}

8. close 函數：當使用完文件后若已不再需要則可使用 close()關閉該文件，并且 close()會讓數據寫回磁盤，并釋放該文件所占用的資源

原型： int close(int fd);

參數： fd?為前面的 sfd,new_fd

返回值： 若文件順利關閉則返回 0，發生錯誤時返回-1

常用實例： close(new_fd);

close(sfd);

TCP客戶端：

1. connect 函數：用來請求連接遠程服務器，將參數 sockfd 的 socket 連至參數 serv_addr 指定的服務器

IP 和端口號上去。

原型： int connect (int sockfd,struct sockaddr * serv_addr,int addrlen);

參數： sockfd?為前面 socket 的返回值，即 sfd

serv_addr?為結構體指針變量，存儲著遠程服務器的 IP 與端口號信息。

addrlen?表示結構體變量的長度

返回值：成功則返回 0，失敗返回-1

常用實例：

struct sockaddr_in seraddr;//請求連接服務器

memset(&seraddr, 0, sizeof(struct sockaddr));

seraddr.sin_family = AF_INET;

seraddr.sin_port = htons(8888); //服務器的端口號

seraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.0.101"); //服務器的 ip

if(connect(sfd, (struct sockaddr*)&seraddr, sizeof(struct sockaddr)) == -1)

{

?????perror("connect");

?????close(sfd);

?????exit(-1);

}

UDP:

1、sendto()函數原型：

int sendto(int sockfd, const void *msg,int len,unsigned int flags,const struct sockaddr *to, int tolen);

該函數比 send()函數多了兩個參數， to 表示目地機的 IP 地址和端口號信息，而 tolen 常常被賦值為sizeof (struct sockaddr)。 sendto 函數也返回實際發送的數據字節長度或在出現發送錯誤時返回-1。

2、recvfrom()函數原型：

int recvfrom(int sockfd,void *buf,int len,unsigned int flags,struct sockaddr *from,int *fromlen);

from 是一個 struct sockaddr 類型的變量，該變量保存連接機的 IP 地址及端口號。fromlen 常置為 sizeof(struct sockaddr)。當 recvfrom()返回時，fromlen 包含實際存入 from 中的數據字節數。 Recvfrom()函數返回接收到的字節數或當出現錯誤時返回-1，并置相應的 errno。

二、淺析Socket、HTTP、SOAP、Restful、PHP、JSP、H5演變和區別

Socket、HTTP、SOAP 等區別

總結

以上是生活随笔為你收集整理的LINUX之网络编程j简述的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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