网络 协议 UDP编程

网络:数据传输,数据共享

1.网络协议模型:

    OSI协议模型

        应用层              实际发送的数据
        表示层              发送的数据是否加密
        会话层              是否建立会话连接
        传输层              数据传输的方式（数据报、流式）
        网络层              数据的路由(如何从一个局域网到达另一个局域网)        IP地址
        数据链路层          局域网下如何通信
        物理层              物理介质的连接

    TCP/IP协议模型   

        应用层              传输的数据
        传输层              传输的方式
        网络层              数据如何从一台主机到达另一台主机
        网络接口层          物理介质的连接

    应用层:
        HTTP    超文本传输协议
        HTTPS   
        FTP     文件传输协议
        TFTP    简单文本传输协议
        SMTP    邮件传输协议
        MQTT    
        TELNET  
        ..
    
    传输层:
        UDP     用户数据报协议
                特点:
                    1.实现机制简单
                    2.资源开销小
                    3.不安全不可靠

        TCP     传输控制协议
                特点:
                    1.实现机制复杂
                    2.资源开销大
                    3.安全可靠

    网络层:
        IPv4

        IP地址:唯一标识网络中一台主机的标号
        IP地址:网络位 + 主机位
        子网掩码:用来标识IP地址的网络位和主机位
                子网掩码是1的部分表示IP地址的网络位
                子网掩码是0的部分表示IP地址的主机位
        网段号:网络位不变,主机位全为0,表示网段号
        广播地址:网络位不变,主机位全为1,表示广播地址

        IP地址类型:
        A类
            1.0.0.0 - 126.255.255.255
            子网掩码:255.0.0.0
            管理超大规模网络
            10.0.0.0 - 10.255.255.255 

        B类
            128.0.0.0 - 191.255.255.255
            子网掩码:255.255.0.0 
            管理大中规模型网络
            172.16.0.0 - 172.31.255.255

        C类
            192.0.0.0 - 223.255.255.255
            子网掩码:255.255.255.0
            管理中小规模型网络 
            192.168.0.0 - 192.168.255.255

        D类
            224.0.0.0 - 239.0.0.0
            用于组播

        E类
            240.0.0.0 - 255.255.255.255 
            用于实验

2.UDP编程

    socket套接字编程:

    1.发端:

        socket 
        int socket(int domain, int type, int protocol);
        功能:
            创建一个用来通信的文件描述符
        参数:
            domain:使用的协议族 AF_INET (IPv4协议族)
            type:套接字类型
                SOCK_STREAM:流式套接字
                SOCK_DGRAM:数据报套接字
                SOCK_RAW:原始套接字
            protocol:协议
                默认为0 
        返回值:
            成功返回文件描述符
            失败返回-1 

        sendto 
        ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
                      const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
        功能:
            利用套接字向指定地址发送数据信息 
        参数:
            sockfd:套接字文件描述符
            buf:发送数据空间首地址
            len:发送数据的长度
            flags:属性默认为0 
            dest_addr:目的地址信息存放的空间首地址
            addrlen:目的地址的长度
        
        struct sockaddr_in {
            sa_family_t    sin_family; /* address family: AF_INET */
            in_port_t      sin_port;   /* port in network byte order */
            struct in_addr sin_addr;   /* internet address */
        };

        /* Internet address. */
        struct in_addr {
            uint32_t       s_addr;     /* address in network byte order */
        };
                  
        返回值:
            成功返回实际发送字节数
            失败返回-1 

        inet_addr:
        in_addr_t inet_addr(const char *cp);
        功能：  
            将字符串IP地址转换为内存中的IP地址 

        htons
        uint16_t htons(uint16_t hostshort);
        功能:
            将本地字节序转换为网络的大端字节序
        
        close 

收端         1.recvfrom
    ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
                        struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
    功能:
        从套接字中接收数据
    参数:
        sockfd:套接字文件描述符
        buf:存放数据空间首地址
        flags:属性 默认为0 
        src_addr:存放IP地址信息的空间首地址
        addrlen:存放接收到IP地址大小空间的首地址
    返回值:
        成功返回实际接收字节数
        失败返回-1 

UDP编程：

UDP编程:
    发端：socket -> sendto -> close 
    收端: socket -> bind -> recvfrom -> close 

练习:
    编写程序实现两台主机间传输一个文件
    ./recv 
    
    ./send 
    a.txt 

4.UDP需要注意的细节点:
    1.UDP是无连接,发端退出,收端没有任何影响
    2.UDP发送数据上限,最好不要超过1500个字节
    3.UDP是不安全不可靠的,连续且快速的传输数据容易产生数据丢失

5.wireshark
  抓包工具

  操作流程:
    1.sudo wireshark
      打开wireshark抓包工具
    2.选择抓取数据包的网卡
      any
    3.执行通信的代码
    4.停止通信
    5.设定过滤条件
        ip.addr == IP地址 
        udp 
        tcp 
        udp.port == 端口

=========UDP简单==========
6.UDP包头长度:8个字节     |
    源端口号（2个字节）     |
    目的端口号（2个字节）|
    长度（2个字节）         |
    校验和（2个字节）     |
==========================

TCP通信:

TCP发端:
    socket 
    connect 
    send
    recv 
    close 

TCP收端:
    socket 
    bind 
    listen 
    accept 
    send 
    recv 
    close 

1.connect 
  int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,
                   socklen_t addrlen);
  功能:
    发送链接请求
  参数:
    sockfd:套接字文件描述符
    addr:目的地址存放空间首地址
    addrlen:IP地址的大小
  返回值:
    成功返回0
    失败返回-1 

2.send 
  ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
  功能:
    发送数据
  参数:
    sockfd:文件描述符
    buf:发送数据空间首地址
    len:发送数据的长度
    flags:属性默认为0 
  返回值:
    成功返回实际发送字节数
    失败返回-1 

3.recv
  ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
  功能:
    接收数据 
  参数:
    sockfd:套接字文件描述符 
    buf:存放数据空间首地址
    len:最大接收数据的长度
    flags:属性默认为0 
  返回值:
    成功返回实际接收字节数
    失败返回-1 
    如果对方退出,返回0 

4.listen
  int listen(int sockfd, int backlog);
  功能:
    监听客户端发送的连接请求
    该函数不会阻塞
  参数:
    sockfd:套接字文件描述符
    backlog:允许等待的尚未被处理的三次握手请求的最大个数
  返回值:
    成功返回0 
    失败返回-1 

5.accept
  int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
  功能:
    处理等待连接队列中的第一个连接请求
    该函数具有阻塞功能(如果没有人发送链接请求，会阻塞等待)
  参数:
    socket:套接字文件描述符
    address:存放IP地址的空间首地址
    addrlen:存放IP地址大小空间首地址
  返回值:
    成功返回一个新的文件描述符
    失败返回-1