【Linux】网络基础和socket（4）

1.网络通信（app\浏览器、小程序）

2.网络通信三要素：

IP：计算机在网络上唯一标识（ipv4:4个字段，每段最大255   IPV6:16进制）

端口：计算机应用或服务唯一标识   ssh提供远程安全连接的服务 22  端口范围：1-65535（系统默认服务占用了部分端口，所以我们自己定义的网络应用会选用10000之后的端口）

通信协议：通信双方约定的通信数据的规格

3.网络通信协议：TCP/IP簇

不是一个协议，是由非常多的网络通信协议构成的一整套协议，通常称为协议簇，我们所接触的网络通信应用层通常使用自定义协议

实现TCP/IP协议的软件称为协议栈（移植）

TCP/IP四层协议：应用层、传输层、网络层、数据链路层（OSI网络七层模型）

传输层协议：TCP、UDP区别，应用场景：

TCP:

• 面向连接：先创建连接，才能通信
• 通信可靠性高
• 实时性（通信效率）较低
• 流式传输，带来问题是粘包（分开两次发，但全合在一起）
• 应用场景：适用于对安全性，可靠性要求较高的场景中

UDP:

• 无连接：无需创建连接，就可以通信
• 通信可靠性低，易丢失
• 实时性（通信效率）较高
• 数据包方式，每个数据包是分离的，不粘包
• 通信用于对实时性要求较高的场景中

4.TCP通信过程：

建立连接（三次握手）

通信过程（反馈+重发）

结束连接（四次挥手）

5.TCP编程相关API

5.1、TCP通信框架

（1）C/S（Client/Server，客户端 / 服务器）架构:

C端与S端分别是一套独立软件

• 性能表现出色：客户端与服务器直接交互，能有效降低网络传输的数据量。在处理复杂业务逻辑和大量数据时，C/S 架构可充分利用客户端的硬件资源，运行速度更快，响应更及时。例如，大型的图形设计软件和专业的金融交易系统，采用 C/S 架构能提供流畅的操作体验。

• 高度定制化：客户端程序可根据特定用户的需求进行深度定制，能实现复杂的用户界面和交互逻辑。比如，一些企业内部使用的生产管理系统，会根据企业的业务流程和操作习惯，定制独特的功能和界面。

• 数据安全性高：客户端和服务器之间的数据传输可以采用加密协议，而且客户端程序可以对用户输入的数据进行严格的验证和过滤，减少了数据泄露和恶意攻击的风险。例如，银行的网上交易客户端，通过多种加密技术保障用户资金和交易信息的安全。

(2) B/S（Browser/Server，浏览器 / 服务器）

• 易于部署和维护：由于客户端只需浏览器，无需安装专门的软件，系统的部署和更新都在服务器端完成，大大降低了维护成本和工作量。例如，企业的办公自动化系统升级时，管理员只需更新服务器端的程序，用户在下次访问时即可使用新功能。

• 跨平台兼容性好：只要有浏览器，无论使用何种操作系统（如 Windows、Mac OS、Linux），用户都能访问系统。这使得 B/S 架构的应用程序具有更广泛的用户群体。比如，在线教育平台，学生可以使用不同操作系统的设备通过浏览器访问课程。

• 可访问性强：用户只要有网络连接，就可以在任何地方使用浏览器访问系统，不受地域和设备的限制。例如，销售人员在外出拜访客户时，通过手机浏览器就能实时查询公司的产品信息和客户资料。

5.2、Socket：套接字，用于网络通信之用

主要有两类传输套接字，流式套接字（SOCK_STREAM）和数据报套接字（SOCK_DGRAM）

流式套接字：基于 TCP 协议，适合对可靠性要求高、需要连续数据流的应用，如 HTTP、SMTP 等协议

数据报套接字：基于 UDP 协议，无连接，适合发送小数据包且对可靠性要求不高的应用，如音频或视频应用程序。

5.3、网络

5.4、C/S函数实现

（1）创建socket

/*
    * domain域：决定使用什么地址协议（IPV4,IPV6）

                          IPV4使用“AF_INET        IPV6使用“ AF_INET6”
    * type类型：决定了什么通信协议（TCP/UDP）

                         SOCK_STREAM：字节流（流式传输）
    * protocol:一般为0，让系统自动选择
    * 返回值：正确返回非负整数，错误返回-1

*/
    int server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

（2）绑定端口

//使用sockadd_in需要头文件，可以不写结构体进去

#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>

//服务端Socket文件描述符，地址，地址结构体长度
    struct sockaddr_in addr = { 0 };
    addr.sin_family = AF_INET;//IPV4
    addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;//服务器IP地址（INADDR_ANY让系统选择当前网卡对应的IP地址）
    addr.sin_port = htons(10001);//服务器端口号
    int res= bind(server_fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));

struct sockaddr_in {

  short int sin_family; /* Internet地址族 */

  unsigned short int sin_port; /* 端口号 */

  struct in_addr sin_addr; /* Internet地址 */

  unsigned char sin_zero[8]; /* 添0（和struct sockaddr一样大小）*/

};

（3）开启监听(文件描述符、最大连接数)

res = listen(server_fd, 10);

（4）等待客户端连接

int client_fd = accept(server_fd, NULL, NULL);

 （5）等待接收客户端数据

int len = read(client_fd, recv, sizeof(recv));

（6）响应数据到客户端

write(client_fd, send, sizeof(send));

（7）关闭连接（服务端一般不关闭）

close(client_fd);

例子：使用套接字+进程实现客户端与服务端之间的通信

服务端：

#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>using namespace std;
int main()
{char recv[100] = { 0 };char response[200] = { 0 }; // 新的缓冲区用于存放格式化后的字符串//1.创建socketint server_id = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (server_id < 0){perror("socket error");return -1;}//2.绑定端口struct sockaddr_in addr = { 0 };addr.sin_family = AF_INET;addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;addr.sin_port = htons(10001);int res = bind(server_id, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));if (res < 0){perror("bind error");}//3.开启监听res = listen(server_id, 10);if (res < 0){perror("listen error");}cout << "等待客户端连接..." << endl;while (1){//4.等待客户端连接int client_id = accept(server_id, NULL, NULL);cout << "有新客户端连接 client_id" << client_id << endl;int fork_id = fork();if (fork_id == 0){while (1){bzero(recv, sizeof(recv));//5.等待接收客户端数据int len = read(client_id, recv, sizeof(recv));cout << "data=" << recv << endl;sprintf(response, "server: %s is got", recv); // 使用新的缓冲区,不然可能会出错cout << response << endl;//6.响应数据到客户端write(client_id, response, strlen(response)); // 发送格式化后的字符串}}}return 0;
}

客户端：

#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>using namespace std;
int main()
{char send[100] = { 0 };char recv[100] = { 0 };int client_id = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (client_id < 0){perror("socket error");}while (1){//连接struct sockaddr_in addr = { 0 };addr.sin_family = AF_INET;addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");addr.sin_port = htons(10001);int res = connect(client_id, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));if (res < 0){perror("connect12 error");sleep(5);continue;}cout << "连接成功服务端，client_id=" << client_id << endl;while (1){bzero(send, sizeof(send));cout << "请输入请求：" << endl;cin >> send;if (strcmp(send, "ok") == 0){break;}//发送请求write(client_id, send, sizeof(send));//读取反馈read(client_id, recv, sizeof(recv));cout << recv << endl;}close(client_id);}return 0;
}