socket编程（上）

socket编程（上）

1.网络数据的五元组信息

• 源ip地址：标识网络数据从哪台主机发出
• 源端口：标识网络数据从源ip对应的这台主机的哪个进程产生
• 目的ip：表示网络数据要去哪一台主机
• 目的端口:通过目的ip找到目的主机之后，通过目的端口找到相应的进程
• 协议：双方传输数据时，使用什么协议（一般是TCP/IP）

2.网络字节序

我们已经知道,内存中的多字节数据相对于内存地址有大端和小端之分, 磁盘文件中的多字节数据相对于文件中的偏
移地址也有大端小端之分, 网络数据流同样有大端小端之分. 那么如何定义网络数据流的地址呢?

• 小端字节序:低位放在低地址
• 大端字节序:低位放在高地址
• 主机字节序:指的是机器本身的字节序，如果是大端，则主机字节序为大端。如果是小端，则主机字节序为小端
• 网络字节序:规定网络传输数据的时候采用大端字节序进行传输

主机字节序和网络字节序的互相转换

主机字节序转换成网络字节序
ip：unint32_t
uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
port:uint16_t
uint16_t htons(uint16_t hostshort);
网络字节序转换成主机字节序
ip：unint32_t
uint32_t ntohl(uint32_t hostlong);
port:uint16_t
uint16_t ntohs(uint16_t hostshort);

3.TCP/UDP协议特性与区别

UDP：

• 无连接：UDP双方在发送数据之前是不需要进行沟通的，只需要知道对方的ip和端口就可以发送
• 不可靠：不保证UDP数据是可靠、有序的到达对方
• 面向数据报：UDP和应用层/网络层递交数据时都是整条数据进行交付的

TCP：

• 面向连接：TCP在发送数据之前会先建立连接（1.确保对方能正常通信。2.沟通双方发送后续数据的细节（例如序号））
• 可靠传输：TCP保证传输的数据是可靠的、有序的到达对端的
• 面向字节流：1.对于传输的数据没有传输的边界
  2.对于接收方而言，可以按照1任意的字节进行接收

4.UDP-socket编程

流程：

服务端：创建套接字，绑定地址信息
客户端：创建套接字，不推荐绑定地址信息（可以绑定）

为什么要创建套接字？

将进程和网卡进行绑定，进程可以从网卡中接收数据，也可以通过网卡发送数据

为什么要绑定地址信息？

绑定ip，绑定端口是为了在网络中可以标识出来一台主机和一个进程
对于接收方而言，发送数据的人就知道接收方在哪台主机哪个进程了
对于发送方而言，能够标识网络数据从哪台机器哪个进程发送出去的

5.编程接口

创建套接字：

#include<sys/socket.h>
int socket(int domain,int type,int protocol);

• domain:地址域-选择一个具体的协议族进行沟通，TCP/UDP，可以认为在指定网络层使用什么协议
  AF_UNIX:本地域套接字（在同一台机器使用文件进行通信，不用跨机器）
  AF_INET：ipv4版本的ip协议
  AF_INET6:ipv版本的IP协议
• type：套接字的类型
  SOCK_DGRAM:用户数据报套接字-对应UDP
  SOCK_STREAM:流式套接字-对应TCP
• protocol：协议
  0：表示按照套接字类型选择默认协议
  也可以执行具体的协议：
  IPPROTO_TCP(6):代表TCP协议
  IPPROTO_UDP（17）：代表UDP协议
• 返回值：返回套接字操作句柄，本质上就是一个文件描述符
  大于等于0：创建成功
  小于0：创建失败

绑定接口：

int bind(int sockfd,const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);

• sockfd:套接字描述符
• addr：绑定的地址信息
• addrlen：绑定的地址信息长度

发送接口：

ssize_t sendto(int sockfd,const void *buf,size_t len,int flags,const struct sockaddr *deat_addr,socklen_t addrlen);

• sockfd:套接字描述符
• buf：要发送的数据
• len：要发送数据的长度
• flags:0(阻塞发送)
• dest_addr:地址信息结构，包含了目的ip,目的端口
• addrlen:地址信息长度
• 返回值：成功，返回正常发送的数据；失败，返回-1

接收接口：

ssize_t resvfrom(int sockfd,void *buf,size_t len,int flags,struct sockaddr *src_addr,socklen_t *addrlen);

• sockfd:套接字描述符
• buf：程序员准备的接收数据的缓冲区
• len：最大能接受数据的大小
• flags:0(阻塞接收)
• src_addr:源ip+源端口
• addrlen:这是一个出参，返回地址信息的长度

通用数据结构：

struct sockaddr{
sa_family_t sa_family;//地址域，占用两个字节
char sa_data[14];
};

struct sockaddr_in{
sa_family_t sin_family;//地址族
uint16_t sin_port;//端口号
struct in_addr sin_addr;//32位IP地址
char sin_zero[8];//预留未使用
};

struct in_addr{
In_addr_t s_addr;//32位IPV4地址
};

代码：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>


int main(){
    
  //1.创建套接字
  int sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,IPPROTO_UDP);
  if(sockfd<0){
    
    perror("socket");
    return 0;
  }
  printf("sockfd is %d\n",sockfd);

  //2.绑定地址信息
  struct sockaddr_in addr;
  addr.sin_family=AF_INET;
  addr.sin_port=htons(28989);
  //1.将点分十进制的ip转换成无符号的32位整数
  //2.将无符号的32位整数转换成网络字节序
  addr.sin_addr.s_addr=inet_addr("10.0.16.3");

  int ret=bind(sockfd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr));
  if(ret<0){
    
    perror("bind");
    return 0;
  }
  while(1){
    
    sleep(1);
  }
  return 0;
}