【linux】再谈网络基础（一）

1. 再谈 "协议"

协议是一种 "约定"，在读写数据时, 都是按 "字符串" 的方式来发送接收的.

但是这里我们会遇到一些问题：

如何确保从网上读取的数据是否是完整的，区分缓冲区中的由不同客户端发来的数据

2. 网络版计算器

举例：我们需要实现一个服务器版的加法器. 我们需要客户端把要计算的两个加数发过去, 然后由服务器进行计算, 最后再把结果返回给客户端

约定方案一:

客户端发送一个形如"1+1"的字符串;

这个字符串中有两个操作数, 都是整形;

两个数字之间会有一个字符是运算符, 运算符只能是 + ;

数字和运算符之间没有空格;

结果：不可取,无法判断从网上读取的数据是否是完整的

约定方案二:

定义结构体来表示我们需要交互的信息;

发送数据时将这个结构体按照一个规则转换成字符串（这个过程叫做 "序列化"）, 接收到数据的时候再按照相同的规则把字符串转化回结构体;（这个过程叫做“反序列化”）

自定义序列化，反序列化

#include<iostream>
#include<sys/socket.h>
#include<sys/types.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<string>
#include<memory>
#include<unistd.h>
using namespace std;

#include"head.hpp"
class sock
{
public:sock(uint16_t port = 8080):_port(port){}void Init(){fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(fd < 0){cout << "socket fail" << endl;exit(1);}}void Bind(){sockaddr_in addr;addr.sin_family = AF_INET;addr.sin_port = htons(_port);addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("0.0.0.0");socklen_t len = sizeof(addr);int n = bind(fd,(struct sockaddr*)&addr,len);if(n < 0){cout << "bind fail" << endl;exit(2);}}void Listen(){int n = listen(fd,0);if(n < 0){cout << "listen fail" << endl;exit(3);}}void Accept(int &client_fd){sockaddr_in addr;socklen_t len = sizeof(addr);client_fd = accept(fd,(struct sockaddr*)&addr,&len);if(client_fd < 0){cout << "accept fail" << endl;}else{cout << "get a new link ..." << endl;}}int  Connect(const uint16_t& port,const string &s){sockaddr_in addr;addr.sin_family = AF_INET;addr.sin_port = htons(port);addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(s.c_str());socklen_t len = sizeof(addr);int n = connect(fd,(struct sockaddr*)&addr,len);if(n < 0){cout << "connect fail" << endl;exit(4);}return fd;}
private:int fd;uint16_t _port;
};

#include<string>
string package(const string &content)
{//len\ncontent\nint n = content.size();string s = to_string(n);s += '\n';s += content;s += '\n';return s;
}
string prase(string &package)
{//len  \n  content  \nsize_t pos = package.find('\n');if(pos == string :: npos){return nullptr;}int len_package = package.size();string l = package.substr(0,pos);int len = stoi(package.substr(0,pos));if(l.size() + 2 + len > len_package){return nullptr;}string s;s = package.substr(pos + 1,len);package.erase(0,l.size() + 2 + len);return s;}
struct protocol_client
{protocol_client(int x = 0,int y = 0,char op = '+'):_x(x),_y(y),_op(op){}string serialize(){// _x _op _ystring s;s += to_string(_x);s += " ";s += _op;s += " ";s += to_string(_y);return s;}void deserialize(const string &s){int left = s.find(' ');if(left == string :: npos){cout << "protocol_client : find fail" << endl;}int right = s.rfind(' ');if(right == string :: npos){cout << "protocol_client : find fail" << endl;}if(left + 2 != right){cout << "protocol_client : deserialize fail" << endl;return ;}_x = stoi(s.substr(0,left));_y = stoi(s.substr(right + 1));_op = s[left + 1];}int _x;int _y;char _op;
};
struct protocol_server
{protocol_server(int result = 0,int code = 0):_code(code), _result(result){}string serialize(){//_result _codestring s;s += to_string(_result);s += " ";s += to_string(_code);return s;}void deserialize(const string &s){size_t pos = s.find(" ");if(pos == string :: npos){cout << "protocol_client : find fail" << endl;}_result = stoi(s.substr(0,pos));_code = stoi(s.substr(pos + 1));}int _code;
int _result;
};

#include"server.hpp"
int main()
{unique_ptr<server> sv(new server());sv->start();sv->run();return 0;
}

#include "sock.hpp"
#include"protocol.hpp"
class server
{
public:server(){}void start(){svr.Init();svr.Bind();svr.Listen();}void run(){int client_fd;svr.Accept(client_fd);string e;while(true){//读端char buff[1024];ssize_t n = read(client_fd, buff, sizeof(buff));if (n < 0){cout << "server : read fail" << endl;}buff[n] = 0;e += buff;string s = prase(e);protocol_client sv;sv.deserialize(s);//计算int result,code = 0;switch(sv._op){case '+':result = sv._x + sv._y;break;case '-':result = sv._x - sv._y;break;case '*':result = sv._x * sv._y;break;case '/':if(sv._y == 0){code = 1;}else{result = sv._x / sv._y;}break;default:code = 2;}protocol_server ss(result,code);s = ss.serialize();s = package(s);//写端n = write(client_fd,s.c_str(),s.size());if(n < 0){cout << "server : write fail" << endl;}}}
private: sock svr;
};

#include"sock.hpp"
#include"protocol.hpp"
void usage()
{cout << "x + y = ? " << endl;
}int main()
{uint16_t port = 8080;sock client;client.Init();int fd = client.Connect(port,"1.94.49.66");string e;while(true){usage();int x,y;char op;//写端cout << "please enter: x >   ";cin >> x;cout << "please enter: op >   ";cin >> op;cout << "please enter: y >   ";cin >> y;protocol_client sv(x,y,op);string s = sv.serialize();s = package(s);ssize_t n = write(fd,s.c_str(),s.size());if(n < 0){cout << "client : write fail" << endl;}//读端char buff[1024];n = read(fd,buff,sizeof(buff));if(n < 0){cout << "client : read fail" << endl;}buff[n] = 0;e += buff;s = prase(e);  protocol_server ss;ss.deserialize(s);cout << "result : " << ss._result << "    code : " << ss._code << endl;cout << "-------------------------------------------------------------" << endl << endl;}return 0;
}

 json类

#include<jsoncpp/json/json.h>
int main()
{Json::Value root;root["x"] = 100;root["y"] = 200;root["op"] = '+';root["dect"] = "this is a + oper";Json::FastWriter w;string res = w.write(root);cout << res << endl;return 0;
}

Json::Value v;
Json::Reader r;
r.parse(res,v);
int x = v["x"].asInt();
int y = v["y"].asInt();
char op = v["op"].asInt();
string dect = v["dect"].asString();

3. HTTP协议

（一）认识 HTTP协议

应用层协议是我们程序员自己定的，但实际上, 已经有一些现成的, 又非常好用的应用层协议, 供我们直接参考使用，如 HTTP(超文本传输协议) 就是其中之一.

（二）认识URL

平时我们说 "网址" 就是URL

注意：

1. 像网站这种，一般默认会添加协议方案名，且协议方案名对应唯一一个端口号，所以即使不写端口号，也没关系（如：http 对应端口号 80，https 对应端口号 443)
2. web根目录不一定是linux系统下的根目录，具体指什么，完全由服务器那边解释

（三）urlencode（编码） 和 urldecode（解码）

像 / ? : 等这样的字符, 已经被url当做特殊意义理解了. 因此这些字符不能随意出现

所以，如果某个参数中需要带有这些特殊字符, 就必须先对特殊字符进行转义.

转义的规则如下（这个过程叫编码）:

将需要转码的字符转为16进制，然后从右到左，取4位(不足4位直接处理)，每2位做一位，前面加上%，编码成%XY格式

编码解码工具：

URL 编码解码 - Codeeeee 在线小工具

4. HTTP协议格式

注意：

1. 上图对应格式是打印出来的格式，实际上，发送到网络上的是整个字符串，是连在一起的
2. http也是一种协议，它也需要将数据序列化，反序列化

代码

5. HTTP的方法

其中最常用的就是 GET方法 和 POST方法

注意：

1. GET 方法 和 POST 方法都可以传参
2. GET 方法的参数是在 url 内的,通过 url 提交的，POST 方法的参数是在正文内
3. POST 方法 比 GET 方法更加私密

GET 方法：

POST 方法：

6. HTTP的状态码

最常见的状态码, 比如 200(OK), 404(Not Found，一般是客户端要访问的文件不存在), 403(Forbidden), 302(Redirect, 重定向), 504(Bad Gateway)

注意：

1. 3XX代表的重定向有两种：一种是临时移动，另一种是长期移动
2. 长期移动：一旦设置了永久重定向，所有后续对原始URL的请求都应该被自动转发到新的URL，而且这个重定向是长期有效的；临时移动：表明资源的移动是暂时的。 客户端在接收到临时重定向响应后，会临时使用新的URL，但在将来的某个时间点，对原始URL的请求可能会恢复为直接访问原始资源，而不是被重定向

HTTP常见Header

Content-Type: 数据类型(text/html等)

Content-Length: Body的长度

Host: 客户端告知服务器, 所请求的资源是在哪个主机的哪个端口上;

User-Agent: 声明用户的操作系统和浏览器版本信息;

referer: 当前页面是从哪个页面跳转过来的;

location: 搭配3xx状态码使用, 告诉客户端接下来要去哪里访问;

Cookie: 用于在客户端存储少量信息. 通常用于实现会话(session)的功能

注意：

1. Content-Type ： 指明访问的路径是什么类型（如：.html : 网页 ； .jpg ：jpg格式的图片 ；.png ： png格式的图片 ...... )
2. Cookie ： Cookie文件可能是内存级的（储存在内存里），也可能是文件级的（储存在磁盘里）

1. cookie文件的内容保存多久，一般是由浏览器决定的，如果内容没有了，则下一次访问对应服务器，仍要进行验证
2. http协议默认是无状态的
3. http对登入用户的会话保持功能

7. 长连接和短连接

1. 即使是一个网页，也可能包含很多元素，每一个元素，都要进行一次http请求,即建立一个tcp连接，就会发生多个请求和响应，这就是长连接
2. 只有一次请求和响应，连接就断开的，就是短连接