网络编程 tcp udp http编程流程 网络基础知识

网络基础知识

OSI分层：应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
tcp/ip: 应用层 传输层 网络层 数据链路
ip地址：唯一标识一台主机
ipv4 32位 ipv6 128位 寻址 可以反映物理上的一个变化
MAC地址：48 固化在计算机中
ip地址又两部分构成：网络号+主机号
端口号：标识一个应用程序的代号 短整型
协议：共同遵守的约定 tcp协议 网络中的规则
ip , http/https,/ftp, tcp/
ipv4头部结构

4位头部长度：表示15行 每行4字节就是60字节 减去 基本的20字节 剩余的选项 40字节
TCP头部结构

剩余的选项仍然是 40字节
应用程序传递数据的一个过程
tcp协议

这四层：应用层 传输层 网络层 数据链路

ip地址由网络号和主机号共同构成的

"129.168.1.1"点分十进制转化为
无符号整型：
unsignal int inet_addr();
无符号整型转化为点分十进制：
inet_ntoa();

每一个字节8位 都是十进制转化的，最后将四个字节组合在一起，变成一个无符号整型

大端：网络字节序列 htons()
地址：ip+port

表示Ipv4的地址结构

struct socketaddr_in ipv4;

通用的套接字地址

struct socketaddr;

套接字
像手机一样进行数据的收发

需要让服务器先运行起来，客户端主动连接服务器，所以服务器需要把自己的ip 和端口告诉客户端

在Windows下查看ip地址

ipconfig

Linux下查看虚拟机ip地址

ifconfig

判断两个主机是否连通

ping 

无法访问目标主机 ，说明该网络下没有这个主机
请求超时，可能有防火墙 没有成功

网络编程

tcp编程流程

图示理解

tcp服务器 ，客户端编程流程

bind和accept函数理解

bind就是看看saddr得ip地址端口有没有问题，ip地址是不是写错了，端口是不是被占用了，如果没有问题，就将表示符合该地址绑定，取名成功

int c = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&caddr, &len);

服务器会在该行阻塞，等待用户端的连接，一旦connect成功，阻塞结束，得到新的描述符c，该c对应刚才的客户端，类似一个链接，每个c都对应一个客户端，表示一条链接。

监视套接字和链接套接字理解

监听套接字 都是这一个 类似文件描述符 在一个进程中，fd都是3 不变
链接套接字：一个链接 由于服务器012 被占用 监视套接字是3 所以链接套接字从4开始，说明一个客户端和服务器链接上了，如果另一个客户端链接，那就是5 …
如果不理解，可以看这篇文章，讲的挺通俗易懂的：
监视套接字和链接套接字

int c = accept(sockfd,(struct sockaddr*) &caddr,&len);//阻塞
服务器刚开始是不知道客户端的地址的，所以先 &caddr 把结构体放这里，等客户端根据服务器给的ip端口找到connect，此时accept接收，这个时候就知道了客户端的地址和ip，存储在caddr

为什么c变成了4 原来的sockfd是3 而客户端的sockfd一直是3
类似用你的手机3给10086电话，你的电话号不变，一直是3 服务器类似一个服务中心，服务器刚开始也是10086 即3号手机接收，接听到了一个用户，就转接到另一个人工客服接听，即4 号手机，原来的3号手机继续接听客户的电话。一次类推。

linux和window下的编程实现

ser.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>int main()
{int sockfd = socket (AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(sockfd == -1){exit(1);}struct sockaddr_in saddr, caddr;memset(&saddr,0,sizeof(saddr));saddr.sin_family = AF_INET;saddr.sin_port = htons(6000);saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.49");//“127.0.0.1”int res = bind(sockfd,(struct sockaddr*)&saddr,sizeof(saddr));if ( res == -1){printf("bind err\n");exit(1);}res = listen(sockfd,5);if ( res == -1 ){exit(1);}while( 1 ){socklen_t len = sizeof(caddr);int c = accept(sockfd,(struct sockaddr*) &caddr,&len);//阻塞if ( c < 0 ){continue;}printf("accept c=%d\n",c);char buff[128] = {0};int n = recv(c,buff,127,0);//阻塞printf("buff=%s\n",buff);send(c,"ok",2,0);close(c);}
}

cli.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>int main()
{int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if ( sockfd == -1){exit(1);}struct sockaddr_in saddr;memset(&saddr,0,sizeof(saddr));saddr.sin_family = AF_INET;saddr.sin_port = htons(6000);saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.49");int res = connect(sockfd,(struct sockaddr*)&saddr,sizeof(saddr));if ( res == -1){printf("connect err\n");exit(1);}send(sockfd,"hello",5,0);char buff[128] = {0};recv(sockfd,buff,127,0);//okprintf("buff=%s\n",buff);close(sockfd);
}

Windows系统上的服务器和客户端

//window servier
#if 0
//ConsoleApptcp.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。
#define _WINSOCK_DEPRECATED_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <WinSock2.h>   //网络头文件
#include <string.h>
#include <ws2tcpip.h>  //socklen_t
#include <iostream>using namespace std;
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")   //网络库文件//初始化网络库
void InitNetwork() {WORD wVersionRequested;WSADATA wsaData;int err;wVersionRequested = MAKEWORD(2, 2);err = WSAStartup(wVersionRequested, &wsaData);if (err != 0){return;}}int main()
{InitNetwork();SOCKET sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (sockfd == INVALID_SOCKET){cout << "socket err" << endl;return 0;}struct sockaddr_in saddr;memset(&saddr, 0, sizeof(saddr));saddr.sin_family = AF_INET;saddr.sin_port = htons(6000);//saddr.sin_addr.S_un.S_addr = INADDR_ANY;saddr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("192.168.1.32");//这个要用需要加宏定义//saddr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_pton(AF_INET,"192.168.1.50",NULL);int res = bind(sockfd, (SOCKADDR*)&saddr, sizeof(saddr));if (res == SOCKET_ERROR){cout << "bind err" << endl;return 0;}if (listen(sockfd, 5) == SOCKET_ERROR){cout << "listen err" << endl;return 0;}while (true){//struct sockaddr_in caddr;SOCKADDR_IN caddr;socklen_t len = sizeof(caddr);int c = accept(sockfd, (SOCKADDR*)&caddr, &len);if (c == INVALID_SOCKET){continue;}cout << "accept c=" << c << endl;char buff[128] = { 0 };while (true){if (recv(c, buff, 127, 0) <= 0){break;}cout << buff << endl;send(c, "ok", 2, 0);}closesocket(c);}}
#endif//windows client 
#if 0
#define _WINSOCK_DEPRECATED_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <WinSock2.h>   //网络头文件
#include <string.h>
#include <ws2tcpip.h>  //socklen_t
#include <iostream>using namespace std;
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")   //网络库文件//初始化网络库
void InitNetwork() {WORD wVersionRequested;WSADATA wsaData;int err;wVersionRequested = MAKEWORD(2, 2);err = WSAStartup(wVersionRequested, &wsaData);if (err != 0){return;}}int main()
{InitNetwork();SOCKET sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (sockfd == INVALID_SOCKET){cout << "socket err" << endl;return 0;}struct sockaddr_in saddr;memset(&saddr, 0, sizeof(saddr));saddr.sin_family = AF_INET;saddr.sin_port = htons(6000);saddr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("192.168.1.49");int res = connect(sockfd, (struct sockaddr*)&saddr, sizeof(saddr));if (res == -1){cout << "connect err" << endl;closesocket(sockfd);WSACleanup();}while (true){cout << "input" << endl;char buff[128] = { 0 };cin >> buff;if (strncmp(buff, "end", 3) == 0){break;}send(sockfd, buff, strlen(buff), 0);memset(buff, 0, 128);recv(sockfd, buff, 127, 0);cout << buff << endl;}closesocket(sockfd);WSACleanup();return 0;
}
#endif

tcp特点

 int n = recv(c,buff,1,0);

一次只收一个字符

当发送速度快，会一起写到缓冲区，然后一起发送，数据太大，会拆开发送

套接字有发送缓冲区和接收缓冲区

netstat

应答确认 超时重传
乱序重拍 去重
滑动窗口控制
tcp特点
面向连接的 可靠的 流式服务

udp编程流程

图示理解

udp特点

无连接 不可靠 数据报服务
双方无连接：服务器关了，再起启动，发送消息还是能收到，在建立一个客户端，也可以发送信息。
udp发送数据时，要保证数据收完，否则其他数据就丢了
严格的一对一，发几次收几次

一个端口可以被一个套接字绑定，可以绑定两个，是协议不同

tcp在应用层面不丢数据，底层会丢，网络层，丢了重发就行，tcp自身保证其可靠性
tcp适合传文件 丢一个字节都不行
udp适合视频通话 丢包就是卡了

http编程流程

图示+理解

应用层 http 浏览器和服务器之间的通讯
传输层 tcp

两次以上的请求复用了同一个tcp连接，就是长连接
http用80号端口
https用443号端口
小于1024的端口，需要管理员才能访问

后面有\r\n结束

最后一行还有一个\r\n
content_length 不包含报头

服务器收到浏览器的信息，放到buff数组里，服务器知道了浏览器想访问的资源就是index.html,服务器需要做的是找到该资源，发给浏览器就行

浏览器会自己发起一个请求，去访问图标
这是一组请求，可能会有多次请求，在一次点击的过程中

编程实现-网站服务器

myhttp.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <pthread.h>
#include<fcntl.h>
#define PATH "/home/ittao/code/day17"
int socket_init();
char *get_filename(char buff[])
{if(buff==NULL){return NULL;}char *ptr=NULL;char*s=strtok_r(buff," ",&ptr);if(s==NULL){return NULL;}printf("way:%s\n",s);s=strtok_r(NULL," ",&ptr);return s;
}
void *thread_fun(void *arg)
{int c = (int)arg;while (1){char buff[4096] = {0};int n = recv(c, buff, 4095, 0);if(n<=0){break;}printf("buff:%s\n", buff);char*filename=get_filename(buff);if(filename==NULL){send(c,"http err:404",12,0);break;}printf("filename:%s\n",filename);char path[256]={PATH};if(strcmp("/",filename)==0){strcat(path,"/index.html");}else{strcat(path,filename);}int fd=open(path,O_RDONLY);if(fd==-1){send(c, "http err:404", 12, 0);}int filesize=lseek(fd,0,SEEK_END);lseek(fd,0,SEEK_SET);char http_head[256]={" my HTTP/1.1 200 OK\r\n"};strcat(http_head,"Server:myhttp\r\n");sprintf(http_head+strlen(http_head),"Content-Length:%d\r\n",filesize);strcat(http_head,"\r\n");send(c,http_head,strlen(http_head),0);char data[1024];int num=0;while((num=read(fd,data,1024))>0){send(c,data,num,0);}close(fd);}close(c);printf("client close\n");pthread_exit(NULL);
}
int accept_client(int sockfd)
{struct sockaddr_in caddr;int len = sizeof(caddr);int c = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&caddr, &len);return c;
}
int main()
{int sockfd = socket_init();if (sockfd == -1){exit(1);}while (1){int c=accept_client(sockfd);if (c != -1){pthread_t id;pthread_create(&id, NULL, thread_fun, (void *)c);} }
}
int socket_init()
{int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (sockfd == -1){return -1;}struct sockaddr_in saddr;memset(&saddr, 0, sizeof(saddr));saddr.sin_family = AF_INET;saddr.sin_port = htons(80);saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.49");int res = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr));if (res == -1){printf("bind err\n");return -1;}res = listen(sockfd, 5);if (res == -1){return -1;}return sockfd;
}